Сплайсинг (генетика), из чего он состоит, типы



сплайсинг, или процесс сплайсинга РНК, это явление, которое возникает у эукариотических организмов после транскрипции ДНК в РНК и включает удаление интронов гена, сохраняя экзоны. Это считается фундаментальным в экспрессии генов.

Это происходит через события устранения фосфодиэфирной связи между экзонами и интронами и последующего связывания связи между экзонами. Сплайсинг происходит во всех типах РНК, однако он более актуален в молекуле мессенджера РНК. Это может также произойти в молекулах ДНК и белка.

Они могут подвергнуться договоренности или любому типу изменения при сборке экзонов. Это событие известно как альтернативный сплайсинг и имеет важные биологические последствия.

индекс

  • 1 Из чего он состоит??
  • 2 Где это происходит??
  • 3 типа
    • 3.1 Типы сплайсинга РНК
  • 4 Альтернативный сплайсинг
    • 4.1 Функции
    • 4.2 Альтернативный сплайсинг и рак
  • 5 ссылок

Из чего он состоит??

Ген - это последовательность ДНК, содержащая информацию, необходимую для экспрессии фенотипа. Понятие гена строго не ограничено последовательностями ДНК, которые выражены как белки.

Центральная «догма» биологии включает процесс транскрипции ДНК в молекулу посредника РНК-мессенджера. Это в свою очередь переводит в белки с помощью рибосом.

Однако в эукариотических организмах эти длинные последовательности генов прерываются типом последовательности, который не является необходимым для рассматриваемого гена: интронами. Для эффективной трансляции РНК-мессенджера эти интроны должны быть устранены.

Сплайсинг РНК представляет собой механизм, который включает несколько химических реакций, используемых для удаления элементов, которые нарушают последовательность определенного гена. Элементы, которые сохраняются, называются экзонами.

Где это происходит??

Spiceosome - это огромный белковый комплекс, который отвечает за катализирование стадий сплайсинга. Он состоит из пяти типов малых ядерных РНК, называемых U1, U2, U4, U5 и U6, в дополнение к ряду белков.

Предполагается, что сплайсосома участвует в сворачивании пре-мРНК, чтобы правильно выровнять ее с двумя областями, где будет происходить процесс сплайсинга..

Этот комплекс способен распознавать консенсусную последовательность, которой обладает большинство интронов вблизи своих 5 'и 3' концов. Следует отметить, что у Metazoans были обнаружены гены, которые не обладают этими последовательностями и используют другую группу малых ядерных РНК для их распознавания..

тип

В литературе термин «сплайсинг» обычно применяется к процессу, в котором участвует мессенджер РНК. Тем не менее, существуют другие процессы сплайсинга, которые происходят в других важных биомолекулах.

Белки также могут подвергаться сплайсингу, в этом случае это последовательность аминокислот, которая удаляется из молекулы.

Удаленный фрагмент называется «интеин». Этот процесс происходит естественным образом в организмах. Молекулярная биология сумела создать различные методы, использующие этот принцип, которые включают манипулирование белками.

Таким же образом, сплайсинг также происходит на уровне ДНК. Таким образом, две молекулы ДНК, которые ранее были разделены, способны связываться посредством ковалентных связей.

Типы сплайсинга РНК

С другой стороны, в зависимости от типа РНК существуют различия в химических стратегиях, в которых ген может избавиться от интронов. В частности, сплайсинг пре-мРНК представляет собой сложный процесс, поскольку он включает в себя ряд этапов, катализируемых сплайсосомой. Химически процесс протекает по реакциям переэтерификации.

Например, у дрожжей процесс начинается с разрыва 5'-области в месте узнавания, "петля" интрон-экзон образована 2'-5'-фосфодиэфирной связью. Процесс продолжается с образованием промежутка в 3 'области и, наконец, происходит объединение двух экзонов..

Некоторые из интронов, которые прерывают ядерные и митохондриальные гены, могут осуществлять их сплайсинг без необходимости в ферментах или энергии, но посредством реакций переэтерификации. Это явление наблюдалось в организме Тетрагимена термофила.

Напротив, большинство ядерных генов принадлежат к группе интронов, которые нуждаются в механизме, чтобы катализировать процесс элиминации..

Альтернативный сплайсинг

У людей сообщалось, что существует около 90 000 различных белков, и ранее считалось, что должно быть одинаковое количество генов..

С появлением новых технологий и проекта генома человека был сделан вывод, что у нас всего около 25 000 генов. Так как это возможно, что у нас так много белков?

Экзоны не могут быть собраны в том же порядке, в котором они были транскрибированы в РНК, но они расположены путем создания новых комбинаций. Это явление известно как альтернативный сплайсинг. По этой причине один транскрибируемый ген может продуцировать более одного типа белка..

Это несоответствие между количеством белков и количеством генов было выяснено в 1978 году исследователем Гилбертом, оставив позади традиционную концепцию «для гена есть белок».

функции

Для Келемена и др. (2013) «одной из функций этого события является увеличение разнообразия мессенджерных РНК в дополнение к регулированию взаимоотношений между белками, между белками и нуклеиновыми кислотами, а также между белками и мембранами».

По мнению этих авторов, «альтернативный сплайсинг отвечает за регуляцию локализации белков, их ферментативных свойств и их взаимодействия с лигандами». Это также было связано с процессами дифференцировки клеток и развития организмов..

В свете эволюции это кажется важным механизмом изменений, поскольку было обнаружено, что высокая доля высших эукариотических организмов страдает от высоких событий альтернативного сплайсинга. Помимо того, что играют важную роль в дифференциации видов и в эволюции генома.

Альтернативный сплайсинг и рак

Существует доказательство того, что любая ошибка в этих процессах может привести к ненормальному функционированию клетки, что приведет к серьезным последствиям для человека. В рамках этих потенциальных патологий рак выделяется.

Вот почему альтернативный сплайсинг был предложен в качестве нового биологического маркера этих аномальных состояний в клетках. Аналогичным образом, если мы сможем полностью понять основы механизма, посредством которого возникает заболевание, мы могли бы предложить решения для них.

ссылки

  1. Berg, J.M., Stryer L., & Tymoczko, J.L. (2007). биохимия. Я поменял.
  2. De Conti, L., Baralle, M. & Buratti, E. (2013). Определение экзонов и интронов в сплайсинге пре-мРНК. Междисциплинарные обзоры Wiley: РНК, 4(1), 49-60.
  3. Келемен, О., Конвертини, П., Чжан, З., Вен, Й., Шен, М., Фалалеева, М., и Стамм, С. (2013). Функция альтернативного сплайсинга. ген, 514(1), 1-30.
  4. Ламонд А. (1993). Сплайсосома. Биоанализ, 15(9), 595-603.
  5. Рой Б., Хаупт Л.М. и Гриффитс Л.Р. (2013). Обзор: Альтернативный сплайсинг (AS) генов как подход к генерации белковой сложности. Текущая Геномика, 14(3), 182-194.
  6. Vila-Perelló, M. & Muir, T.W. (2010). Биологическое применение белкового сплайсинга. клетка, 143(2), 191-200.
  7. Лю Дж., Чжан Дж., Хуан Б. и Ван, Х. (2015). Механизм альтернативного сплайсинга и его применение в диагностике и лечении лейкозов. Китайский журнал лабораторной медицины, 38 (11), 730-732.