SPLEJSNING (GENETIK): HVAD DEN BESTÅR AF, TYPER - BIOLOGI - 2025

Den splejsning eller proces, der splejser RNA, er et fænomen, der forekommer i eukaryote organismer efter transkription af DNA til RNA og involverer fjernelse af introner i et gen, hvorved eksoner bevares. Det betragtes som essentielt i genekspression.

Det sker gennem hændelser med eliminering af phosphodiesterbindingen mellem eksoner og introner og den efterfølgende sammenbinding af bindingen mellem eksoner. Splejsning forekommer i alle typer RNA, men det er mere relevant i messenger-RNA-molekylet. Det kan også forekomme i DNA og proteinmolekyler.

Kilde: Af BCSteve fra Wikimedia Commons

Det kan være, at når eksoner er samlet, gennemgår de en ordning eller enhver form for ændring. Denne begivenhed er kendt som alternativ splejsning og har vigtige biologiske konsekvenser.

Hvad består det af?

Et gen er en DNA-sekvens med den information, der er nødvendig for at udtrykke en fænotype. Genbegrebet er ikke strengt begrænset til DNA-sekvenser, der udtrykkes som proteiner.

Det centrale "dogme" i biologi involverer processen med transkription af DNA til et mellemliggende molekyle, messenger RNA. Dette omsættes til proteiner ved hjælp af ribosomer.

I eukaryote organismer afbrydes disse lange gensekvenser imidlertid af en type sekvens, som ikke er nødvendig for det pågældende gen: introner. For at messenger-RNA kan oversættes effektivt, skal disse introner fjernes.

RNA-splejsning er en mekanisme, der involverer forskellige kemiske reaktioner, der bruges til at fjerne elementer, der forstyrrer sekvensen af ​​et bestemt gen. De elementer, der er konserveret, kaldes eksoner.

Hvor sker det?

Splejsosomet er et enormt proteinkompleks, der katalyserer splejsningstrinnene. Det består af fem typer små nukleare RNA'er kaldet U1, U2, U4, U5 og U6, samt en række proteiner.

Det spekuleres i, at splejsningen deltager i foldningen af ​​pre-mRNA for at justere den korrekt med de to regioner, hvor splejsningsprocessen vil forekomme.

Dette kompleks er i stand til at genkende den konsensus-sekvens, som de fleste introner har nær deres 5 'og 3' ender. Det skal bemærkes, at der er fundet gener i Metazoans, som ikke har disse sekvenser, og som bruger en anden gruppe af små nukleare RNA'er til deres genkendelse.

typer

I litteraturen anvendes udtrykket splejsning normalt til den proces, der involverer messenger-RNA. Der er dog forskellige splejsningsprocesser, der forekommer i andre vigtige biomolekyler.

Proteiner kan også gennemgå splejsning, i dette tilfælde er det en aminosyresekvens, der fjernes fra molekylet.

Det fjernede fragment kaldes "intein". Denne proces forekommer naturligt i organismer. Molekylærbiologi har formået at skabe forskellige teknikker ved hjælp af dette princip, der involverer manipulation af proteiner.

Tilsvarende forekommer splejsning også på DNA-niveau. Således kan to DNA-molekyler, der tidligere blev separeret, forbindes ved hjælp af kovalente bindinger.

Typer af RNA-splejsning

På den anden side, afhængigt af typen af ​​RNA, er der forskellige kemiske strategier, hvor genet kan slippe af med introner. Især splejsning af præ-mRNA er en kompliceret proces, da det involverer en række trin katalyseret af splejsosomet. Kemisk sker processen ved transesterificeringsreaktioner.

I gær, for eksempel, begynder processen med spaltningen af ​​5'-regionen på genkendelsesstedet, intron-exon "loop" dannes gennem en 2'-5 'phosphodiesterbinding. Processen fortsætter med dannelsen af ​​et hul i 3'-regionen, og endelig forenes de to eksoner.

Nogle af intronerne, der forstyrrer nukleare og mitokondriske gener, kan splejses uden behov for enzymer eller energi, men gennem transesterificeringsreaktioner. Dette fænomen blev observeret i Tetrahymena thermophila-organismen.

I modsætning hertil hører de fleste nukleare gener til gruppen af ​​introner, der har brug for maskiner til at katalysere fjernelsesprocessen.

Alternativ splejsning

Hos mennesker er det rapporteret, at der er omkring 90.000 forskellige proteiner, og det blev tidligere antaget, at der skal være et identisk antal gener.

Med ankomsten af ​​nye teknologier og det menneskelige genom-projekt var det muligt at konkludere, at vi kun besidder ca. 25.000 gener. Så hvordan er det muligt, at vi har så meget protein?

Eksonerne kan ikke samles i den samme rækkefølge, som de blev transkriberet til RNA, men de kan arrangeres ved at etablere nye kombinationer. Dette fænomen er kendt som alternativ splejsning. Af denne grund kan et enkelt transkribert gen producere mere end en type protein.

Denne uoverensstemmelse mellem antallet af proteiner og antallet af gener blev belyst i 1978 af forskeren Gilbert, hvilket efterlod det traditionelle begreb "for et gen der er et protein."

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

Funktioner

For Kelemen et al. (2013) "en af ​​funktionerne ved denne begivenhed er at øge mangfoldigheden af ​​messenger-RNA'er ud over at regulere forholdet mellem proteiner, mellem proteiner og nukleinsyrer og mellem proteiner og membraner."

Ifølge disse forfattere er "alternativ splejsning ansvarlig for at regulere placeringen af ​​proteiner, deres enzymatiske egenskaber og deres interaktion med ligander". Det har også været relateret til processerne med celledifferentiering og udviklingen af ​​organismer.

I lyset af evolutionen ser det ud til at være en vigtig mekanisme til ændring, da det har vist sig, at en høj andel af højere eukaryote organismer lider under høje hændelser med alternativ splejsning. Ud over at spille en vigtig rolle i differentieringen af ​​arter og i udviklingen af ​​genomet.

Alternativ splejsning og kræft

Der er bevis for, at enhver fejl i disse processer kan føre til en unormal funktion af cellen, hvilket kan give alvorlige konsekvenser for individet. Blandt disse potentielle patologier skiller kræft sig ud.

Af denne grund er alternativ splejsning blevet foreslået som en ny biologisk markør for disse unormale tilstande i celler. Ligeledes, hvis det er muligt fuldt ud at forstå grundlaget for mekanismen, som sygdommen optræder i, kan løsninger til dem foreslås.

Referencer

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