2) 5’-концу транскрипта 7-метилгуанозина (+)
3) 5’-концу транскрипта 7-этилгуанозина
4) 3’-концу транскрипта 7-метилгуанозина
Кэпирование — это ко-транскрипционная модификация 5′-конца эукариотической пре-мРНК, при которой присоединяется остаток 7-метилгуанозина (m7G). Он соединяется с первым нуклеотидом транскрипта необычной 5′–5′-трифосфатной связью, формируя структуру m7GpppN. Поэтому правильным является вариант, указывающий на присоединение 7-метилгуанозина именно к 5′-концу.
Формирование кэпа происходит вскоре после начала транскрипции РНК-полимеразой II: сначала удаляется γ-фосфат с 5′-конца РНК, затем присоединяется гуанозиновый остаток и метилируется его положение N7. Дополнительное 2′-O-метилирование рибозы первого, а иногда и второго нуклеотида образует варианты Cap 1 и Cap 2. Кэп защищает мРНК от 5′-экзонуклеаз, участвует в процессинге РНК, её экспорте из ядра и распознавании рибосомой через фактор инициации трансляции eIF4E.
5-метилгуанозин не является стандартным компонентом кэпа: функционально значимой модификацией служит метилирование азота в 7-м положении гуанина. 7-этилгуанозин не входит в физиологическую структуру эукариотической мРНК, а присоединение к 3′-концу противоречит определению кэпирования; этот конец обычно подвергается полиаденилированию.
| Компонент или признак | Характеристика | Биологическое значение |
|---|---|---|
| Основная структура кэпа | m7GpppN | Стабилизация 5′-конца и распознавание мРНК клеточными факторами |
| Положение присоединения | 5′-конец транскрипта | Защита от деградации 5′-экзонуклеазами |
| Тип связи | 5′–5′-трифосфатная связь | Отличает кэп от обычных 3′–5′-фосфодиэфирных связей в цепи РНК |
| Cap 0 | m7GpppN | Базовая форма кэпа, необходимая для стабильности и трансляции мРНК |
| Cap 1 | 2′-O-метилирование рибозы первого нуклеотида | Повышает эффективность трансляции и снижает распознавание РНК врождённым иммунитетом |
| Cap 2 | 2′-O-метилирование рибозы первого и второго нуклеотидов | Дополнительная степень процессинга зрелой мРНК |
| 3′-конец мРНК | Полиаденилирование с формированием поли(А)-хвоста | Участие в стабильности, экспорте и трансляции; это не кэпирование |
Кэпирование характерно прежде всего для транскриптов, синтезируемых РНК-полимеразой II у эукариот. Кэп связан с правильным сплайсингом, ядерным экспортом и запуском трансляции зрелой мРНК. Нарушение его формирования приводит к нестабильности транскрипта и снижению синтеза белка. В лабораторной генетике особенности кэп-структуры также учитывают при оценке созревания РНК и конструировании экспрессионных РНК-препаратов.