Сплицинг (генетика): от какво се състои, видове

Сплайсингът или сплайсингът на РНК е феномен, който се появява в еукариотните организми след транскрипция на ДНК към РНК и включва отстраняването на интроните на гена, запазвайки екзоните. Счита се за фундаментално в генната експресия.

Това се случва чрез елиминационни събития на фосфодиестерната връзка между екзоните и интроните и последващото свързване на връзката между екзоните. Сплайсингът се среща във всички типове РНК, но е по-подходящ за молекулата на РНК. Той може да се появи и в ДНК и протеинови молекули.

При сглобяването на екзоните те могат да се подложат на подреждане или всякакъв вид промяна. Това събитие е известно като алтернативно снаждане и има важни биологични последствия.

От какво се състои?

Генът е ДНК последователност с информацията, необходима за изразяване на фенотип. Концепцията за ген не е строго ограничена до ДНК последователности, които се експресират като протеини.

Централната "догма" на биологията включва процеса на транскрибиране на ДНК на молекулната междинна РНК. Това на свой ред се превръща в протеини с помощта на рибозоми.

Обаче, при еукариотните организми тези дълги последователности от гени се прекъсват от тип последователност, която не е необходима за въпросния ген: интроните. За да се преведе ефективно преносимата РНК, тези интрони трябва да бъдат елиминирани.

РНК сплайсингът е механизъм, който включва няколко химични реакции, използвани за отстраняване на елементи, които прекъсват последователността на определен ген. Елементите, които са запазени, се наричат ​​екзони.

Къде се случва?

Spiceosome е огромен протеинов комплекс, който е отговорен за катализиране на стъпките на снаждане. Той се състои от пет вида малки ядрени РНК, наречени U1, U2, U4, U5 и U6, в допълнение към серия от протеини.

Предполага се, че сплайс-козомът участва в сгъването на пре-иРНК, за да го подравни правилно с двата региона, където ще се осъществи процесът на сплайсинг.

Този комплекс е в състояние да разпознае консенсусната последователност, която повечето интрони притежават близо до своите 5 'и 3' краища. Трябва да се отбележи, че гените са открити в Metazoans, които не притежават тези последователности и използват друга група малки ядрени RNAs за тяхното разпознаване.

тип

В литературата терминът сплайсинг обикновено се прилага към процеса, който включва информационна РНК. Въпреки това, съществуват различни процеси на сплайсинг, които се срещат в други важни биомолекули.

Протеините също могат да претърпят сплайсинг, в този случай тя е последователност от аминокиселини, която се отстранява от молекулата.

Отстраненият фрагмент се нарича "интеин". Този процес се среща естествено в организмите. Молекулярната биология е успяла да създаде различни техники, използвайки този принцип, които включват манипулиране на протеини.

По същия начин се осъществява и сплайсинг на ниво ДНК. Така, две ДНК молекули, които преди това са били разделени, могат да се свържат с помощта на ковалентни връзки.

Видове сплайсинг на РНК

От друга страна, в зависимост от вида на РНК съществуват разлики в химическите стратегии, при които генът може да се отърве от интроните. Особено сплайсингът на пре-иРНК е сложен процес, тъй като включва серия от етапи, катализирани от сплайс-зоома. Химически процесът се осъществява чрез реакции на трансестерификация.

В дрожди, например, процесът започва с разчупване на 5 'областта на разпознаващото място, интрон-екзон "веригата" се образува от 2'-5'-фосфодиестерна връзка. Процесът продължава с образуването на пролука в 3 'областта и накрая се осъществява обединението на двата екзона.

Някои от интроните, които прекъсват ядрените и митохондриалните гени, могат да изпълняват своя сплайсинг без необходимостта от ензими или енергия, но чрез реакции на трансестерификация. Това явление се наблюдава в организма Tetrahymena thermophila .

Обратно, повечето ядрени гени принадлежат към групата интрони, които се нуждаят от машини, които катализират процеса на елиминиране.

Алтернативно снаждане

При хора е съобщено, че има около 90 000 различни протеини и преди това се е смятало, че трябва да има идентичен брой гени.

С пристигането на нови технологии и проекта за човешкия геном беше направено заключението, че имаме само около 25 000 гени. И така, как е възможно да имаме толкова много протеини?

Екзоните не могат да бъдат сглобени в същия ред, в който са транскрибирани към РНК, но те са подредени чрез създаване на нови комбинации. Това явление е известно като алтернативно снаждане. Поради тази причина един транскрибиран ген може да произведе повече от един вид протеин.

Това несъответствие между броя на протеините и броя на гените беше изяснено през 1978 г. от изследователя Гилбърт, оставяйки след себе си традиционната концепция за "за един ген, който има протеин".

функции

За Келемен и сътрудници (2013) "една от функциите на това събитие е да се увеличи разнообразието на информационната РНК, в допълнение към регулирането на връзките между протеините, между протеините и нуклеиновите киселини и между протеините и мембраните."

Според тези автори, "алтернативният сплайсинг е отговорен за регулирането на локализацията на протеините, техните ензимни свойства и тяхното взаимодействие с лиганди". Тя е свързана и с процесите на клетъчна диференциация и развитието на организмите.

В светлината на еволюцията, тя изглежда е важен механизъм за промяна, тъй като е установено, че голяма част от висшите еукариотни организми страдат от високи събития на алтернативно снаждане. В допълнение към играе важна роля в диференциацията на видовете и в еволюцията на генома.

Алтернативно снаждане и рак

Има доказателства, че всяка грешка в тези процеси може да доведе до необичайно функциониране на клетката, което води до сериозни последствия за индивида. В рамките на тези потенциални патологии ракът се откроява.

Ето защо е предложено алтернативно снаждане като нов биологичен маркер за тези анормални състояния в клетките. По същия начин, ако можете напълно да разберете основата на механизма, чрез който се случва болестта, можете да предложите решения за тях.