Полиаденилирование обеспечивает модификацию 3’-конца нуклеотидной цепочки. Полиаденилирование осуществляется сразу после окончания синтеза цепи РНК. Суть модификации заключается в дополнительном присоединении остатков аденозин-монофосфатов (АМФ). Формирующуюся структуру в литературе иногда принято называть «поли-А-хвост». Такое название вполне оправдано, учитывая направления синтеза РНК и считывания информации во время трансляции. Основное назначение модификации – защита от действия экзонуклеаз белок-кодирующих участков. После выхода мРНК из ядра в цитоплазму на неё начинают оказывать постоянное воздействие ферменты, отщепляющие концевые нуклеотиды со стороны 3’-конца. Синтез белка станет невозможным, после того как полностью гидролизуется поли-А-хвост и будут затронуты кодирующие участки. Очевидно, что время жизни мРНК в цитоплазме напрямую зависит от протяжённости поли-А-хвоста. На этом основан механизм регуляции экспрессии различных генов: количество присоединяемых АМФ в ходе полиаденилирования строго определено для мРНК каждого конкретного гена и находится в пределах от 30 до 300. Время жизни мРНК при этом варьирует соответственно от нескольких часов до нескольких дней.

В некоторых случаях полиаденилирование не происходит. Это характерно для белков, необходимых и вырабатываемых в больших количествах за короткий период времени на определённых стадиях жизненного цикла клетки. То есть белок должен синтезироваться сразу и в большом количестве, а не в течение ряда часов или дней. К таким, например, относятся белки-гистоны, которые сразу после репликации должны сформировать нуклеопротеиновый комплекс с дочерней цепью молекулы ДНК.

Механизм полиаденилирования осуществляется в два этапа. На первом этапе специализированная специфическая эндонуклеаза опознаёт последовательность -ААУААА-, расположенную ближе к 3’-концу, и осуществляет рестрикцию возле последовательности -ЦА- (рис. 17). Отсоединяется небольшой (менее 30 нуклеотидов) фрагмент пре-мРНК. На втором этапе к 3’-концу нуклеотидной цепочки (в том месте, где произошла рестрикция) фермент полиаденилат-синтетаза безматрично осуществляет присоединение множества остатков АМФ. Скорость её синтеза не велика и составляет 25 нуклеотидов в секунду. В конце второго этапа поли-А-хвост покрывается специализированными поли-А-связывающими белками, что в большей степени способствует защите мРНК от экзонуклеаз в цитоплазме.

Рис. 17. Полиаденилирование

Поли-А-последовательность (поли-А-хвост) – нуклеотидная последовательность адениновых нуклеотидов в количестве от 30 до 300, расположенная на 3’-конце мРНК эукариот.

Рестрикция – процесс разрезания молекулы нуклеиновой кислоты за счёт действия нуклеаз.

Нуклеазы – группа ферментов, обеспечивающих разрушение фосфодиэфирной связи; разъединение нуклеотидов в цепочке. Разделяются на ДНК-азы и РНК-азы в соответствии с типом нуклеиновой кислоты, гидролиз которой они вызывают. Кроме того, разделяются на экзонуклеазы (гидролизуют концевой нуклеотид цепочки) и эндонуклеазы (разрушают связь внутри цепочки). Действие эндонуклеаз строго специфично по отношению к последовательности нуклеотидов. В связи с этим выделяют опознаваемую последовательность – последовательность нуклеотидов, которую узнаёт нуклеаза, после чего осуществляет разрыв цепочки; сайт рестрикции – последовательность нуклеотидов, где непосредственно осуществляется разрыв цепочки. Для одних эндонуклеаз опознаваемая последовательность и сайт рестрикции совпадают («что узнал – там разрезал»), для других эндонуклеаз не совпадают («узнал здесь – разрезал на определённом удалении»).