Сплайсинг (генетика), з чого він складається, типів



The сплайсингу, або процес сплайсингу РНК, це явище, яке відбувається в еукаріотичних організмах після транскрипції ДНК до РНК і включає видалення інтронів гена, зберігаючи екзони. Вона вважається фундаментальною в експресії генів.

Це відбувається через події елімінації фосфодіефірного зв'язку між екзонами та інтронами і подальше зв'язування зв'язку між екзонами. Сплайсинг відбувається у всіх типах РНК, однак він більш доречний у молекулі РНК. Вона також може відбуватися в молекулах ДНК і білка.

Вони можуть піддаватися домовленості або будь-якому типу змін при складанні екзонів. Ця подія відома як альтернативний сплайсинг і має важливі біологічні наслідки.

Індекс

  • 1 З чого він складається??
  • 2 Де це відбувається??
  • 3 типи
    • 3.1 Типи сплайсингу РНК
  • 4 Альтернативний сплайсинг
    • 4.1 Функції
    • 4.2 Альтернативний сплайсинг та рак
  • 5 Посилання

З чого вона складається??

Ген являє собою послідовність ДНК з інформацією, необхідною для експресії фенотипу. Поняття гена не є строго обмеженим послідовностями ДНК, які експресуються як білки.

Центральна "догма" біології передбачає процес транскрибування ДНК молекулярної РНК-посередника. Це, в свою чергу, перетворюється на білки за допомогою рибосом.

Однак у еукаріотичних організмах ці довгі послідовності генів перериваються типом послідовності, що не є необхідним для даного гена: інтрони. Для ефективної трансляції посильної РНК ці інтрони повинні бути усунені.

Сплайсинг РНК є механізмом, який включає кілька хімічних реакцій, що використовуються для видалення елементів, які переривають послідовність певного гена. Елементи, які зберігаються, називаються екзонами.

Де це відбувається??

Spiceosome є величезним комплексом білка, який відповідає за каталізацію етапів сплайсингу. Вона складається з п'яти типів малих ядерних РНК, званих U1, U2, U4, U5 і U6, на додаток до серії білків.

Передбачається, що сплайсосома бере участь у складанні попередньої мРНК, щоб правильно вирівняти її з двома областями, де відбудеться процес сплайсингу..

Цей комплекс здатний розпізнавати консенсусну послідовність, яку більшість інтронів мають поблизу своїх 5 'і 3' кінців. Слід зазначити, що гени були знайдені в метазоанах, які не мають цих послідовностей і використовують іншу групу малих ядерних РНК для їх розпізнавання..

Типи

У літературі термін сплайсинг зазвичай застосовується до процесу, який включає в себе месенджерну РНК. Однак існують різні процеси сплайсингу, які відбуваються в інших важливих біомолекулах.

Білки також можуть піддаватися сплайсингу, в цьому випадку це послідовність амінокислот, яка видаляється з молекули.

Видалений фрагмент називається "intein". Цей процес відбувається природно в організмах. Молекулярній біології вдалося створити різні методики з використанням цього принципу, які передбачають маніпулювання білками.

Таким же чином, сплайсинг також відбувається на рівні ДНК. Таким чином, дві молекули ДНК, які раніше були розділені, здатні зв'язуватися за допомогою ковалентних зв'язків.

Типи сплайсингу РНК

З іншого боку, в залежності від типу РНК існують відмінності в хімічних стратегіях, в яких ген може позбутися інтронів. Особливо сплайсинг пре-мРНК є складним процесом, оскільки він включає ряд етапів, каталізованих сплайсеосомою. Хімічно процес протікає шляхом реакцій переетерифікації.

У дріжджах, наприклад, процес починається з розриву 5 'області на місці розпізнавання, "петля" інтрон-екзон утворюється за допомогою 2'-5'-фосфодіестерної зв'язку. Процес триває з утворенням розриву в 3 'області і, нарешті, відбувається об'єднання двох екзонів.

Деякі інтрони, які переривають ядерні та мітохондріальні гени, можуть виконувати їх сплайсинг без необхідності використання ферментів або енергії, але за допомогою реакцій переетерифікації. Це явище спостерігалося в організмі Тетрахімена термофіла.

Навпаки, більшість ядерних генів належать до групи інтронів, які потребують механізмів, щоб каталізувати процес елімінації.

Альтернативний сплайсинг

У людей було повідомлено, що існує близько 90 000 різних білків і раніше вважалося, що має бути ідентична кількість генів.

З приходом нових технологій і проекту геному людини було зроблено висновок, що у нас є тільки близько 25000 генів. Отже, як це можливо, що у нас так багато білків?

Екзони не можуть бути зібрані в тому ж порядку, в якому вони були переписані в РНК, але вони організовані шляхом встановлення нових комбінацій. Це явище відоме як альтернативний сплайсинг. З цієї причини один транскрибований ген може продукувати більше одного типу білка.

Ця невідповідність між кількістю білків і кількістю генів була роз'яснена в 1978 році дослідником Гілбертом, залишивши позаду традиційну концепцію "для гена є білок" \ t.

Функції

Для Kelemen et al. (2013) "однією з функцій цієї події є збільшення різноманітності месенджерних РНК, крім регулювання відносин між білками, між білками і нуклеїновими кислотами, а також між білками і мембранами".

На думку цих авторів, "альтернативний сплайсинг відповідає за регулювання локалізації білків, їх ферментативних властивостей і їх взаємодії з лігандами". Вона також пов'язана з процесами диференціації клітин і розвитком організмів.

У світлі еволюції, це, здається, є важливим механізмом для змін, оскільки велика частка вищих еукаріотичних організмів страждає від високих подій альтернативного сплайсингу. Крім грає важливу роль у диференціації видів і в еволюції геному.

Альтернативний сплайсинг і рак

Є докази того, що будь-яка помилка в цих процесах може призвести до аномального функціонування клітини, що викликає серйозні наслідки для людини. У межах цих потенційних патологій виділяється рак.

Ось чому альтернативний сплайсинг був запропонований як новий біологічний маркер для цих аномальних умов у клітинах. Аналогічно, якщо ми можемо глибоко зрозуміти основу механізму, за яким відбувається хвороба, ми можемо запропонувати їм рішення.

Список літератури

  1. Berg, J. М., Stryer, L., & Tymoczko, J. L. (2007). Біохімія. Я повернувся назад.
  2. De Conti, L., Baralle, M., & Buratti, E. (2013). Визначення екзону та інтрону в сплайсингу перед мРНК. Міждисциплінарні відгуки Wiley: РНК, 4(1), 49-60.
  3. Kelemen, O., Convertini, P., Zhang, Z., Wen, Y., Shen, M., Falaleeva, M., & Stamm, S. (2013). Функція альтернативного сплайсингу. Ген, 514(1), 1-30.
  4. Lamond, A. (1993). Bioessays, 15(9), 595-603.
  5. Roy, B., Haupt, L.M., & Griffiths, L.R. (2013). Огляд: Альтернативна сплайсинг (AS) генів як підхід до формування складності білка. Поточна геноміка, 14(3), 182-194.
  6. Vila-Perelló, M., & Muir, T.W. (2010). Біологічні застосування протеїнового сплайсингу. Cell, 143(2), 191-200.
  7. Liu, J., Zhang, J., Huang, B., & Wang, X. (2015). Механізм альтернативного сплайсингу та його застосування в діагностиці та лікуванні лейкемії. Китайський журнал лабораторної медицини, 38 (11), 730-732.