Mesajcı RNA

Mesajcı RNA (İngilizce: messenger RNA) (mRNA), sentezlenecek bir proteinin amino asit dizisine karşılık gelen kimyasal şifreyi taşıyan bir moleküldür. mRNA, bir DNA kalıptan transkripsiyon yoluyla sentezlenir ve protein sentez yeri olan ribozomlara, protein kodlayıcı bilgiyi taşır. Burada, çevirim (translasyon) süreci sonucu, RNA polimerindeki bilgi ile bir amino asit polimeri üretilir. Nükleik asitlerin (mRNA ve DNA) amino asit dizilerine karşılık gelen bölgelerindeki her üç baz, proteindeki bir amino asite karşılık gelir. Bu üçlülere kodon denir, her biri bir amino asit kodlar, bitiş kodonu ise protein sentezini durdurur. Bu işlem iki diğer RNA türünü daha gerektirir: taşıyıcı RNA (tRNA) kodonun tanınmasına aracılık eder ve ona karşılık gelen amino asiti getirir; ribozomal RNA (rRNA) ise ribozomdaki protein imalat mekanizmasının kataliz merkezidir.

Sentez, işlem ve fonksiyon

Bir mRNA molekülünün varlığı onun transkripsiyonu ile başlar ve yıkımı ile sona erer. Çevrim başlamadan evvel bir mRNA molekülü işlenmiş, redaksiyona uğramış ve taşınmış olabilir. Ökaryotik mRNA molekülleri çoğu zaman kapsamlı bir işlenme (İng. procesing) ve taşınma gerektirirler, prokaryotlar ise bunu gerektirmezler.

Taşıma

Ökaryotlarla prokaryotlar arasındaki bir diğer fark mRNA taşımasıdır. Ökaryotik transkripsiyon ve translasyon hücre içinde farklı bölmelerde cereyan ettiği için, ökaryotik mRNA'nın hücre çekirdeğinden sitoplazmaya ihracı gerekmektedir. Olgun mRNA'lar gördükleri işlemler sayesinde tanınırlar ve çekirdek gözeneğinden ihraç edilirler. Nöronlarda mRNA'lar soma'dan dendritlere taşınırlar, dış bir uyarmanın ardından orada yerel bir çevirim olur. Çoğu mesaj ise kendilerini hücre içinde belli konuma hedefleyen "posta kodları" taşır.

Monosistronik ve polisistronik mRNA

Bir mRNA tek bir proteini kodlamaya yetecek genetik bilgi içerirse onun monosistronik olduğu söylenir. Çoğu ökaryotik mRNA böyledir. Buna karşın, polisistronik mRNA'lar birkaç gene ait bilgiyi taşırlar, bunlardan birkaç farklı protein kodlar. Bu proteinler çoğu zaman birbiriyle ilişkili işlevlere sahiptir, bir operon olarak yaynyana bulunurlar ve beraber düzenlenirler. Bakteri ve arkelerde bulunan mRNA'ların çoğu polisistroniktir. Sadece iki protein kodlayan mRNA için disitronik terimi kullnaılır.

mRNA daireselleşmesi

Ökaryotlarda başlık bağlayıcı kompleksi ve poli(A)-bağlayıcı proteinin birleşmesi sonucu mRNA'ların daireselleştiği düşünülmektedir. Daireselleşmenin ribozomların geri dönüşümünü sağlayarak çevrimin daha verimli olmasını sağladığı öne sürülmüştür.

Yıkım

Aynı hücrede farklı mRNA'ların farklı ömürleri (stabiliteleri) vardır. Bakterilerde mRNA'ların ömrü birkaç saniyeden bir saatten fazlaya kadar sürebilir; memeli hücrelerinde mRNA ömürleri birkaç dakikadan günlere kadar uzanabilir. Bir mRNA'nın stabilitesi ne kadar yüksek olursa ondan o kadar daha fazla protein üretilebilir. mRNA'nın sınırlı ömrü, hücrenin değişen ihtiyaçlarına bağlı olarak protein sentezini hızla değiştirebilmesini sağlar. Mesajcı RNA'nın ımhasına yol açan çeşitli mekanizmalar vardır, bazıları aşağıda açıklanmıştır.

Prokaryotik mRNA yıkımı

Prokaryotlardaki mRNA'nın ömrü ökaryotlardakinden genelde çok daha kısadır. Prokaryotlarda mRNA ömrünün düzenlenmesi ökaryotlardakinden çok daha basittir. Prokaryotlarda mesajları hızla yıkan çeşitli RNaz'lar vardır, bunlar RNA'nın dizisinden bağımsız olarak etkirler. Alternatif olarak, uzunluğu on ila yüzlerce nükleotit arası olan kısa RNA molekülleri (sRNA) belli mRNA'lara bağlanıp onların yıkımına neden olurlar. sRNA'daki tümleyici (komplemanter) diziler mRNA'ya bağlanarak iki iplikli RNA molekülleri oluştururlar, bunlar bazı tip RNaz'lara substrattırlar.
Yakın zamanda bakteri mRNA'larında da bir çeşit 5' başlık olduğu bulunmuştur. 5' uçta bir trifosfat grubu bulunmaktadır, bundan iki fosfat çıkartılırsa kalan 5' monofosfat mRNA, RNaz E adlı eksonükleaz tarafından parçalanır.

Ökaryotik mRNA devir hızı

Ökaryotlarda çevirim ile mRNA yıkımı arasında bir denge vardır. Aktif olarak çevrilmekte olan mesajlara polizomlar, ökaryotik başlama faktörleri (eIF-4E ve eIF-4G), ve poli(A) bağlayıcı protein bağlıdır. eIF-4E ve eIF-4G başlık çıkarma enzimi DCP2'yi bloke eder, poli(A) bağlayıcı protein de eksozom kompleksi bloke ederek mesajı korur. Gıda yetersizliği veya viral enfeksiyon durumlarında çevirim aksayabilir ve yıkım hızlanabilir. Çevirim ve yıkım arasındaki denge, P-cismi adı verilen sitoplazmik yapıların büyüklüğü ve çokluğu ile anlaşılabilir. Bir mRNA'nın her çevirimi sırasında poli-A kuyruğu eksonükleazlar tarafından kısaltılır. Bunun sonucu olarak mesajın dairesel yapısı bozulur ve başlık bağlanma yapısı destabilize olur.  Mesaj sonra eksozom kompleksi veya başlık çıkartma kompleksi tarafından yıkılır. Böylece etkin olmayan mesajlar hızle yok edilir, aktif mesajlar ise sağlam kalır, hücrenin o anda gerek duyduğu mesajlar seçime uğrar. Çevrimin durması ve mesajın yıkım komplekslerine aktarılmasının mekanizmasının ayrıntıları henüz bilinmemektedir.

AU-zengini eleman yıkımı

Bazı memeli mRNA'larındaki AU-zengini elemanların varlığı, bu dizilere bağlanan proteinlerin etkisi sonucu bu mesajları destabilize eder. AU-zengini elemanlar aracılığıyla mRNA'nın hızlı yıkımı, tümör nekroz faktör ve granülosit-macrofaj koloni uyarıcı faktör (GM-CSF) gibi etkili sitokinlerin fazla üretilmesine engel olan önemli bir mekanizmadır.
AU-zengini elemanlar ayrıca c-Jun ve c-Fos gibi onkogenik transkripsiyon faktörlerini düzenler. AU-zengini elemanları tanıyan bağlanıcı proteinler hem eksozom kompleksi hem de başlık çıkarma kompleksi tarafından yıkıma önayak olur.

Diğer yıkım mekanzimaları

Mesajların yıkımına neden olan başka mekanizmalar da vardır, bunların arasında bitişsiz yıkım (İng. Non-stop decay), Piwi-etkileşimli RNA tarafından susturma sayılabilir.