5'-Cap-Struktur

Die 5'-Cap-Struktur besteht aus einem Guanin, das über eine 5'-5'-Triphosphatbindung mit der ersten Base der mRNA verknüpft ist und an Position 7 methyliert ist. Zudem sind häufig auch die erste und zweite Base methyliert, jeweils an Position 2.

Die Synthese der 5'-Cap-Struktur erfolgt cotranskriptional durch das Capping-Enzym und die mRNA-cap-Methyltransferase.

Das 5'-Ende der prä-mRNA enthält zu Beginn der Reaktion drei Phosphate. Das bifunktionelle Capping-Enzym fungiert nun zunächst als Phosphatase und spaltet das γ-Phosphat (das äußerste Phosphat) ab. Danach reagiert die Guanyltransferase-Domäne des Capping-Enzyms mit einem Guanosintriphosphat-Molekül und bildet ein kovalent gebundenes Zwischenprodukt. Das Guanosinmonophosphat wird anschließend "spiegelverkehrt" über eine ungewöhnliche 5'-5' Triphosphatbindung mit dem 5'-Ende der mRNA verknüpft.

Die mRNA-cap-Methyltransferase methyliert das Stickstoffatom an Position 7 des Guanin.^[1]

Die 5'-Cap-Struktur hat mehrere Funktionen:

• Sie ist entscheidend für die Stabilität der mRNA, da sie vor dem Abbau durch Exonukleasen schützt.
• Sie fungiert als Bindungsstelle für die kleine ribosomale Untereinheit (40 S) als Bestandteil des Präinitiationskomplexes und ist somit entscheidend für die Translationsinitiation. Diese Bindung wird u.a. durch den eIF4F-Komplex vermittelt.
• Sie unterstützt den nukleären Export der mRNA.
• Sie spielt eine Rolle beim Splicing.

Manche RNA-Viren besitzen eigene Enzyme, um ihre RNA mit einer 5'-Cap-Struktur zu modifizieren. Dadurch verhindern sie, dass die virale RNA von der Wirtszelle als fremd erkannt und abgebaut wird. Beispiele für solche Enzyme sind O-Ribose-Methyltransferase und Guanin-N7-Methyltransferase.