Il cappuccio o cappuccio 5 ' è un nucleotide modificato che si trova all'estremità 5' degli RNA messaggeri nelle cellule eucariotiche . È una modifica co-trascrizionale che viene introdotta dall'azione successiva di diversi enzimi situati nel nucleo . Il tappo svolge diversi ruoli, protegge in particolare gli RNA dalla degradazione enzimatica da parte delle ribonucleasi e, dopo la sua esportazione nel citoplasma , consente il reclutamento del ribosoma che tradurrà l'RNA messaggero.
Il cappuccio è un elemento essenziale che consente di tradurre nella cellula gli RNA messaggeri. Questo processo richiede l'azione di diverse proteine e in particolare di fattori di inizio della traduzione. Uno di loro, eIF4E, si attacca specificamente alla carenatura.
Il tappo è costituito da una guanosina metilata in posizione N7, legata al primo nucleotide trascritto da un legame trifosfato 5'-5 '. Anche i ribosi dei primi due nucleotidi dell'RNA trascritto vengono metilati nella loro posizione 2'- idrossile . Il legame 5'-5 'è molto insolito e fa sì che, dopo la modifica, l'estremità 5' dell'RNA assomigli chimicamente alla sua estremità 3 '. I due nucleotidi terminali portano infatti un cis- diolo (2'-OH e 3'-OH). A volte si nota la struttura del limite 7mGpppN .
La metilazione sul 2'-OH del ribosio dei primi due nucleotidi può essere variabile a seconda dei tipi di cellule e delle specie. Ci sono capsule non metilate, mono-metilate in posizione 1 e dimetilate in posizione 1 e 2. Quando il primo nucleotide trascritto è un A, può subire un'ulteriore metilazione nella posizione N6 dell'adenina.
La sintesi del cappuccio è un processo a più fasi che avviene nel nucleo e coinvolge diversi enzimi. L'RNA trascritto dall'RNA polimerasi II inizia con un trifosfato di nucleotide 5 '. L'estremità trifosfato viene prima tagliata da una trifosfatasi ( EC 3.1.3.33) che rilascia un difosfato 5 ':
pppN 1 pN 2 p ... → PPN 1 pN 2 p ... + P i
Quindi una guaniltransferasi ( EC 2.7.7.50) forma il legame trifosfato 5'-5 ', utilizzando GTP come donatore. Questo rilascia una molecola di pirofosfato dall'idrolisi di GTP.
Gppp + PPN 1 pN 2 p ... → GpppN 1 pN 2 p ... + PP i
Infine, le metiltransferasi aggiungono i diversi gruppi metilici su N7 di G ( EC 2.1.1.56) e i nucleotidi N 1 e N 2 . Il donatore di metile è la S-adenosilmetionina .
A seconda della specie, alcune di queste diverse attività enzimatiche possono essere raggruppate su una o più proteine multifunzionali. Nel lievito, le attività della trifosfatasi, della guaniltransferasi e della N7-metiltransferasi sono svolte da proteine distinte. Nei mammiferi e in particolare nell'uomo, la trifosfatasi e la guaniltransferasi sono trasportate dalla stessa proteina, Hcmlp. La sintesi del cappuccio è un processo co-trascrizionale, che si verifica non appena la catena nascente dell'RNA emerge dall'RNA polimerasi II. Gli enzimi sintetici della calotta sono in particolare associati al dominio C-terminale della polimerasi.
I vari geni che codificano gli enzimi coinvolti nella sintesi del cappuccio dell'RNA sono geni essenziali, la cui inattivazione è letale per la cellula.
Il cappuccio degli RNA sintetizzati dalla RNA polimerasi II, e in particolare gli RNA messaggeri, svolge diversi ruoli cellulari essenziali:
Gli RNA messaggeri subiscono un "decoiffage" che ne consente il riciclaggio. Esistono enzimi specifici che rendono possibile eseguire questa fase, nel lievito , è la proteina Dcp1p che catalizza questa fase su interi RNA tagliando il legame 5'-5 'trifosfato. Il prodotto della depilazione è RNA 5'-monofosfato e 7-metil PIL. C'è un altro enzima di riciclaggio, DcpS, in grado di tagliare il tappo da solo (il dinucleotide 7mGpppN, scisso dall'RNA messaggero), che rilascia 7-metil GMP e un nucleotide difosfato.