Polyadenylierung

Polyadenylierung bezeichnet die enzymatische Anhängung einer langen Folge von Adenin-Nukleotiden, dem Poly(A)-Schwanz, an das 3'-Ende von RNA-Molekülen, insbesondere von eukaryotischer mRNA. Der Prozess dient der Stabilisierung der RNA, dem nuklearen Export und der Regulation der Translation. Typischerweise erfolgt die Polyadenylierung posttranskriptionell im Zellkern, nach der Transkription und der Prä-mRNA-Verarbeitung; es gibt auch Fälle, in denen die Polyadenylierung im Cytoplasma erfolgt und die Translation aktivieren kann.

Der Mechanismus wird durch ein Signal in der Prä-mRNA gesteuert, meist das AAUAAA-Motiv, gefolgt von einem GU-reichen Bereich. Proteinkomplexe erkennen dieses Signal (CPSF, CstF, CFIm usw.) und schneiden die Prä-mRNA etwa 10–35 Nukleotide downstream des Signals durch eine Endonuklease (CPSF-73). Danach fügt die Poly(A)-Polymerase Adenin-Nukleotide hinzu. Das Poly(A)-Bindungsprotein PABPN1 bindet an den wachsenden Tail und reguliert dessen Länge (in Menschen typischerweise ca. 200–250 Nukleotide). Das reife mRNA-Molekül wird anschließend exportiert; die Tail-Vernetzung mit PABPC und dem Initiationsfaktor eIF4G fördert die effizientere Translation.

Funktionen und Variation: Der Poly(A)-Tail erhöht die Stabilität der mRNA und unterstützt die Translation. Alternative Polyadenylierung (APA) erzeugt mRNA-Varianten mit unterschiedlichen 3'-UTRs und beeinflusst Regulatorelemente sowie die Genexpression. Zytoplasmatische Polyadenylation steuert die Translation bei bestimmten Entwicklungs- oder Nervenzellen, indem Proteine wie CPEB zyto­plasmatisch verlängern lässt.

Ausnahmen und Unterschiede: Histon-mRNA besitzen kein Poly(A)-Tail; bei Bakterien führt Polyadenylierung oft zum Abbau der RNA; in Mitochondrien und Chloroplasten kann Polyadenylierung ebenfalls vorkommen, mit variierenden Auswirkungen auf Stabilität oder Abbau. Störungen in der Polyadenylierung können die Genexpression beeinträchtigen und mit Krankheiten in Verbindung stehen.