Łączenie (genetyka) z czego składa się, typy



The łączenie, lub proces splicingu RNA, jest zjawiskiem, które występuje w organizmach eukariotycznych po transkrypcji DNA na RNA i polega na usunięciu intronów genu, zachowując egzony. Uważa się ją za fundamentalną w ekspresji genów.

Występuje w wyniku zdarzeń eliminacji wiązania fosfodiestrowego między eksonami i intronami, a następnie wiązania wiązania między eksonami. Splicing występuje we wszystkich typach RNA, jednak jest on bardziej istotny w cząsteczce informacyjnego RNA. Może również występować w cząsteczkach DNA i białek.

Podczas składania egzonów mogą one zostać poddane układowi lub jakiejkolwiek zmianie. To zdarzenie jest znane jako alternatywny splicing i ma ważne konsekwencje biologiczne.

Indeks

  • 1 Z czego się składa??
  • 2 Gdzie to się dzieje??
  • 3 typy
    • 3.1 Typy splicingu RNA
  • 4 Alternatywne łączenie
    • 4.1 Funkcje
    • 4.2 Alternatywny splicing i rak
  • 5 referencji

Z czego to się składa??

Gen to sekwencja DNA z informacjami niezbędnymi do wyrażenia fenotypu. Pojęcie genu nie jest ściśle ograniczone do sekwencji DNA, które są wyrażane jako białka.

Centralny „dogmat” biologii obejmuje proces transkrypcji DNA na cząstkowy pośredni RNA informacyjny. To z kolei przekłada się na białka za pomocą rybosomów.

Jednak w organizmach eukariotycznych te długie sekwencje genów są przerywane przez typ sekwencji, który nie jest konieczny dla danego genu: introny. Aby RNA informacyjny mógł zostać skutecznie przetłumaczony, introny te muszą zostać wyeliminowane.

Splicing RNA jest mechanizmem, który obejmuje kilka reakcji chemicznych stosowanych do usuwania elementów, które przerywają sekwencję pewnego genu. Konserwowane elementy nazywane są eksonami.

Gdzie to się dzieje??

Spiceosom jest ogromnym kompleksem białkowym, który jest odpowiedzialny za katalizowanie etapów splicingu. Składa się z pięciu typów małego jądrowego RNA o nazwie U1, U2, U4, U5 i U6, oprócz serii białek.

Spekuluje się, że spliceosom bierze udział w fałdowaniu pre-mRNA, aby prawidłowo dopasować go do dwóch regionów, w których nastąpi proces splicingu.

Kompleks ten jest w stanie rozpoznać sekwencję konsensusową, którą posiada większość intronów w pobliżu końców 5 'i 3'. Należy zauważyć, że geny zostały znalezione w metazoanach, które nie posiadają tych sekwencji i używają innej grupy małego jądrowego RNA do ich rozpoznawania.

Typy

W literaturze termin splicing jest zwykle stosowany do procesu, który obejmuje informacyjny RNA. Istnieją jednak różne procesy splicingu, które występują w innych ważnych biomolekułach.

Białka mogą również ulegać splicingowi, w tym przypadku jest to sekwencja aminokwasów, która jest usuwana z cząsteczki.

Usunięty fragment nazywa się „intein”. Proces ten zachodzi naturalnie w organizmach. Biologii molekularnej udało się stworzyć różne techniki wykorzystujące tę zasadę, polegające na manipulowaniu białkami.

W ten sam sposób splicing występuje również na poziomie DNA. Tak więc dwie cząsteczki DNA, które wcześniej zostały rozdzielone zdolnymi do wiązania za pomocą wiązań kowalencyjnych.

Rodzaje splicingu RNA

Z drugiej strony, w zależności od rodzaju RNA, istnieją różnice w strategiach chemicznych, w których gen może pozbyć się intronów. Szczególnie splicing pre-mRNA jest skomplikowanym procesem, ponieważ obejmuje szereg etapów katalizowanych przez spliceosom. Chemicznie proces zachodzi przez reakcje transestryfikacji.

W drożdżach, na przykład, proces rozpoczyna się od zerwania regionu 5 'w miejscu rozpoznawania, „pętla” intron-ekson tworzy się przez wiązanie 2'-5'-fosfodiestrowe. Proces kontynuuje się z utworzeniem luki w regionie 3 'i wreszcie następuje połączenie dwóch eksonów.

Niektóre introny, które przerywają geny jądrowe i mitochondrialne, mogą wykonywać splicing bez potrzeby stosowania enzymów lub energii, ale za pomocą reakcji transestryfikacji. Zjawisko to zaobserwowano w ciele Tetrahymena thermophila.

W przeciwieństwie do tego, większość genów jądrowych należy do grupy intronów, które potrzebują maszyn do katalizowania procesu eliminacji.

Alternatywny splicing

U ludzi donoszono, że istnieje około 90 000 różnych białek i wcześniej sądzono, że powinna istnieć identyczna liczba genów.

Wraz z pojawieniem się nowych technologii i projektu ludzkiego genomu stwierdzono, że mamy tylko około 25 000 genów. Jak to możliwe, że mamy tak wiele białek?

Egzony nie mogą być składane w tej samej kolejności, w jakiej zostały przepisane na RNA, ale są one uporządkowane przez ustanowienie nowych kombinacji. Zjawisko to znane jest jako alternatywne splicing. Z tego powodu pojedynczy transkrybowany gen może wytwarzać więcej niż jeden typ białka.

Ta niespójność między liczbą białek a liczbą genów została wyjaśniona w 1978 r. Przez badacza Gilberta, pozostawiając tradycyjną koncepcję „dla genu jest białko”.

Funkcje

Dla Kelemena i wsp. (2013) „jedną z funkcji tego wydarzenia jest zwiększenie różnorodności matrycowych RNA, oprócz regulacji zależności między białkami, między białkami i kwasami nukleinowymi oraz między białkami i błonami”.

Według tych autorów „splicing alternatywny jest odpowiedzialny za regulowanie lokalizacji białek, ich właściwości enzymatycznych i ich interakcji z ligandami”. Związane jest także z procesami różnicowania komórek i rozwoju organizmów.

W świetle ewolucji wydaje się, że jest to ważny mechanizm zmian, ponieważ stwierdzono, że wysoki odsetek wyższych organizmów eukariotycznych cierpi z powodu dużych zdarzeń związanych z alternatywnym splicingiem. Oprócz odgrywania ważnej roli w różnicowaniu gatunków i ewolucji genomu.

Alternatywny splicing i rak

Istnieją dowody, że jakikolwiek błąd w tych procesach może prowadzić do nieprawidłowego funkcjonowania komórki, powodując poważne konsekwencje dla jednostki. W ramach tych potencjalnych patologii rak wyróżnia się.

Dlatego zaproponowano alternatywny splicing jako nowy marker biologiczny dla tych nieprawidłowych warunków w komórkach. Podobnie, jeśli potrafimy dokładnie zrozumieć podstawy mechanizmu, za pomocą którego choroba występuje, możemy zaproponować im rozwiązania.

Referencje

  1. Berg, J. M., Stryer, L. i Tymoczko, J. L. (2007). Biochemia. Odwróciłem się.
  2. De Conti, L., Baralle, M. i Buratti, E. (2013). Definicja eksonu i intronu w splicingu pre-mRNA. Wiley Interdisciplinary Reviews: RNA, 4(1), 49-60.
  3. Kelemen, O., Convertini, P., Zhang, Z., Wen, Y., Shen, M., Falaleeva, M., i Stamm, S. (2013). Funkcja alternatywnego splicingu. Gene, 514(1), 1-30.
  4. Lamond, A. (1993). Spliceosom. Biotechnologia, 15(9), 595-603.
  5. Roy, B., Haupt, L.M. i Griffiths, L.R. (2013). Recenzja: Alternatywne łączenie (AS) genów jako podejście do generowania złożoności białek. Aktualna genomika, 14(3), 182-194.
  6. Vila-Perelló, M., i Muir, T. W. (2010). Biologiczne zastosowania łączenia białek. Komórka, 143(2), 191-200.
  7. Liu, J., Zhang, J., Huang, B. i Wang, X. (2015). Mechanizm alternatywnego splicingu i jego zastosowanie w diagnostyce i leczeniu białaczki. Chinese Journal of Laboratory Medicine, 38 (11), 730-732.