SPLEISING (GENETIKK): HVA DEN BESTÅR AV, TYPER - BIOLOGI - 2025

Den skjøting eller spleising prosess RNA, er et fenomen som forekommer i eukaryote organismer etter transkripsjon av DNA til RNA og innebærer fjerning av introner av et gen, beholde eksoner. Det anses som essensielt i genuttrykk.

Det skjer ved hendelser med eliminering av fosfodiesterbinding mellom eksoner og introner og den påfølgende forening av bindingen mellom eksoner. Spleising forekommer i alle typer RNA, men det er mer relevant i messenger-RNA-molekylet. Det kan også forekomme i DNA og proteinmolekyler.

Kilde: Av BCSteve, fra Wikimedia Commons

Det kan være at når eksoner er satt sammen, gjennomgår de en ordning eller en hvilken som helst type endring. Denne hendelsen er kjent som alternativ spleising og har viktige biologiske konsekvenser.

Hva består den av?

Et gen er en DNA-sekvens med den informasjonen som er nødvendig for å uttrykke en fenotype. Genbegrepet er ikke strengt begrenset til DNA-sekvenser som uttrykkes som proteiner.

Det sentrale "dogmet" i biologien innebærer prosessen med å transkribere DNA til et mellomliggende molekyl, messenger RNA. Dette blir igjen oversatt til proteiner ved hjelp av ribosomer.

I eukaryote organismer blir disse lange gensekvensene imidlertid avbrutt av en type sekvens som ikke er nødvendig for det aktuelle genet: introner. For at messenger RNA skal oversettes effektivt, må disse intronene fjernes.

RNA spleising er en mekanisme som involverer forskjellige kjemiske reaksjoner som brukes til å fjerne elementer som forstyrrer sekvensen til et bestemt gen. Elementene som er bevart kalles eksoner.

Hvor det skjer?

Spleisosomet er et enormt proteinkompleks som katalyserer skjøtingstrinnene. Det består av fem typer små kjernefysiske RNA-er kalt U1, U2, U4, U5 og U6, samt en serie proteiner.

Det spekuleres i at spleisingen tar del i foldingen av pre-mRNA for å samkjøre den riktig med de to områdene der spleiseprosessen vil finne sted.

Dette komplekset er i stand til å gjenkjenne konsensussekvensen som de fleste introner har nær deres 5 'og 3' ender. Det skal bemerkes at det er funnet gener hos Metazoans som ikke har disse sekvensene og bruker en annen gruppe med små kjernefysiske RNA for å gjenkjenne dem.

typer

I litteraturen brukes vanligvis spleising på prosessen som involverer messenger RNA. Imidlertid er det forskjellige skjøteprosesser som forekommer i andre viktige biomolekyler.

Proteiner kan også gjennomgå skjøting, i dette tilfellet er det en aminosyresekvens som fjernes fra molekylet.

Fragmentet som fjernes kalles "intein". Denne prosessen forekommer naturlig i organismer. Molekylærbiologi har klart å lage forskjellige teknikker ved bruk av dette prinsippet som involverer manipulering av proteiner.

Tilsvarende forekommer skjøting også på DNA-nivå. Dermed er to DNA-molekyler som tidligere ble separert i stand til å forbindes ved hjelp av kovalente bindinger.

Typer RNA-skjøting

Avhengig av type RNA er det derimot forskjellige kjemiske strategier der genet kan kvitte seg med introner. Spesielt spleising av pre-mRNA er en komplisert prosess, siden det innebærer en serie trinn katalysert av spleisosomet. Kjemisk skjer prosessen ved transesterifiseringsreaksjoner.

I gjær, for eksempel, begynner prosessen med spaltingen av 5'-regionen på gjenkjennelsesstedet, intron-ekson "loop" dannes gjennom en 2'-5 'fosfodiesterbinding. Prosessen fortsetter med dannelsen av et gap i 3'-regionen, og til slutt forenes de to eksonene.

Noen av intronene som forstyrrer de nukleære og mitokondrie genene, kan skjøtes uten behov for enzymer eller energi, men snarere gjennom transesterifiseringsreaksjoner. Dette fenomenet ble observert i Tetrahymena thermophila-organismen.

I kontrast hører de fleste kjernegener til gruppen av introner som trenger maskiner for å katalysere fjerningsprosessen.

Alternativ skjøting

Hos mennesker er det rapportert at det er rundt 90 000 forskjellige proteiner, og det ble tidligere antatt at det må være et identisk antall gener.

Med ankomsten av nye teknologier og det menneskelige genomprosjektet, var det mulig å konkludere med at vi bare har rundt 25 000 gener. Så hvordan er det mulig at vi har så mye protein?

Eksonene kan ikke samles i samme rekkefølge som de ble transkribert til RNA, men de kan ordnes ved å etablere nye kombinasjoner. Dette fenomenet er kjent som alternativ spleising. Av denne grunn kan et enkelt transkribert gen produsere mer enn en type protein.

Denne uoverensstemmelsen mellom antall proteiner og antall gener ble belyst i 1978 av forskeren Gilbert, og etterlot det tradisjonelle konseptet "for et gen er det et protein."

Kilde: Av National Human Genome Research Institute (http://www.genome.gov/Images/EdKit/bio2j_large.gif), via Wikimedia Commons

Egenskaper

For Kelemen et al. (2013) "en av funksjonene til denne hendelsen er å øke mangfoldet av messenger-RNA, i tillegg til å regulere forholdet mellom proteiner, mellom proteiner og nukleinsyrer og mellom proteiner og membraner."

I følge disse forfatterne er "alternativ spleising ansvarlig for å regulere plasseringen av proteiner, deres enzymatiske egenskaper og deres interaksjon med ligander". Det har også vært relatert til prosessene for celledifferensiering og utvikling av organismer.

I lys av evolusjonen ser det ut til å være en viktig mekanisme for endring, siden en høy andel høyere eukaryote organismer har vist seg å lide høye hendelser med alternativ spleising. I tillegg til å spille en viktig rolle i differensieringen av arter og i utviklingen av genomet.

Alternativ spleising og kreft

Det er bevis på at enhver feil i disse prosessene kan føre til en unormal funksjon av cellen, og gi alvorlige konsekvenser for individet. Blant disse potensielle patologiene skiller kreft seg ut.

Av denne grunn har alternativ spleising blitt foreslått som en ny biologisk markør for disse unormale forholdene i celler. På samme måte, hvis det er mulig å forstå grunnlaget for mekanismen som sykdommen oppstår ved, kan det foreslås løsninger for dem.

referanser

1. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biokjemi. Jeg snudde meg.
2. De Conti, L., Baralle, M., & Buratti, E. (2013). Exon og intron definisjon i pre-mRNA spleising. Wiley tverrfaglige anmeldelser: RNA, 4 (1), 49–60.
3. Kelemen, O., Convertini, P., Zhang, Z., Wen, Y., Shen, M., Falaleeva, M., & Stamm, S. (2013). Funksjon av alternativ spleising. Gen, 514 (1), 1–30.
4. Lamond, A. (1993). Spleisosomet. Bioessays, 15 (9), 595-603.
5. Roy, B., Haupt, LM, & Griffiths, LR (2013). Gjennomgang: Alternativ spleising (AS) av gener som en metode for å generere proteinkompleksitet. Current Genomics, 14 (3), 182–194.
6. Vila - Perelló, M., & Muir, TW (2010). Biologiske anvendelser av protein spleising. Cell, 143 (2), 191-200.
7. Liu, J., Zhang, J., Huang, B., & Wang, X. (2015). Mekanisme for alternativ spleising og dens anvendelse i diagnose og behandling av leukemi. Chinese Journal of Laboratory Medicine, 38 (11), 730–732.