Splizavimas yra esminis procesas transkripcijos metu eukariotų branduolyje, kai brandi mRNR atsiranda iš prieš mRNR. Šiame procese intronai, kurie po transkripcijos vis dar yra išankstinėje MRNR, pašalinami, o likusieji egzonai sujungiami, kad susidarytų galutinė mRNR.
Kas yra sujungimas?
Pirmasis žingsnis genas išraiška vadinama transkripcija. Šiame procese sintezuojama RNR, naudojant šabloną DNR. Pagrindinė molekulinės biologijos dogma yra ta, kad genetinės informacijos srautas vyksta iš informacijos nešėjos DNR į RNR į baltymą. Pirmasis žingsnis genas išraiška yra transkripcija. Šiame procese sintezuojama RNR, naudojant šabloną DNR. DNR yra genetinės informacijos nešėja, kuri ten saugoma naudojant kodą, susidedantį iš keturių bazės adeninas, timinas, guaninas ir citozinas. Transkripcijos metu RNR polimerazės baltymų kompleksas nuskaito DNR bazinę seką ir sukuria atitinkamą „pre-messenger RNR“ (trumpai - pre-mRNR). Šiame procese visada vietoj timino įterpiamas uracilas. Genai susideda iš egzonų ir intronų. Egzonai yra tos genetinės medžiagos dalys, kurios iš tikrųjų koduoja genetinę informaciją. Kita vertus, intronai reiškia nekoduojančias sekcijas a genas. Taigi DNR saugomi genai įsiterpia į ilgus, neatitinkančius segmentus amino rūgštys vėlesniame baltyme ir neprisideda prie vertimo. Genas gali turėti iki 60 intronų, kurių ilgis yra nuo 35 iki 100,000 XNUMX nukleotidų. Vidutiniškai šie intronai yra dešimt kartų ilgesni nei egzonai. Pirmame transkripcijos etape susidariusioje prieš-MRN, taip pat dažnai vadinamoje nesubrendusiomis, vis dar yra ir egzonų, ir intronų. Čia prasideda sujungimo procesas. Intronai turi būti pašalinti iš prieš-iRNR, o likusieji - susieti. Tik tada subrendusi MRNR gali palikti branduolį ir pradėti transliaciją. Sujungimas dažniausiai atliekamas su spliceosomos pagalba. Tai susideda iš penkių snRNP (mažų branduolio ribonukleoproteinų dalelių). Kiekvienas iš šių snRNP susideda iš snRNR ir baltymai. Kažkas kito baltymai kurie nėra snRNP dalis, taip pat yra spliceosomos dalis. Spliziosomos skirstomos į pagrindines ir mažąsias. Pagrindinės spliceosomos apdoroja daugiau nei 95% visų žmogaus intronų, o mažosios spliceosomos daugiausia tvarko ATAC intronus. Už jungimo paaiškinimą Richardui Johnui Robertsui ir Phillipui A. Sharpui 1993 metais buvo suteikta Nobelio medicinos premija. Už alternatyvaus sujungimo ir RNR katalizinį tyrimą Thomas R. Cechas ir Sidney Altmanas 1989 m. Gavo Nobelio chemijos premiją. .
Funkcija ir užduotis
Sujungimo procese pleistrosoma kiekvieną kartą iš atskirų dalių susidaro iš naujo. Žinduoliuose snRNP U1 pirmiausia prisitvirtina prie 5′ sujungimo vietos ir pradeda likusios spliceosomos susidarymą. „SnRNP U2“ jungiasi prie introno išsišakojimo vietos. Po to tri-snRNP taip pat jungiasi. Splaisosoma katalizuoja sujungimo reakciją dviem nuosekliais peresterinimais. Pirmoje reakcijos dalyje an deguonis atomas iš 2′-OH grupės an adenozino iš „šakos taškų sekos“ (BPS) atakų a fosforo fosfodiesterio jungties atomas 5′ sujungimo vietoje. Tai išskiria 5′-egzoną ir intronas cirkuliuoja. deguonis dabar laisvos 3′-egzono 5′-OH grupės atomas prisijungia prie 3′ sujungimo vietos, sujungdamas du egzonus ir išlaisvindamas introną. Tokiu būdu intronas patenka į schligeno formos konformaciją, vadinamą lariat, kuri vėliau degraduojama. Priešingai, spliciosomos neturi jokio vaidmens autokatalizės sujungimo metu (savaiminio sujungimo). Čia intronus iš vertimo neįtraukia pačios RNR antrinė struktūra. Fermentinis tRNR išsiplėtimas (pernešanti RNR) vyksta eukariotuose ir archeose, bet ne bakterijos. Susiejimo procesas turi vykti labai tiksliai tiksliai prie eksono ir introno ribos, nes nukrypimas tik nuo vieno nukleotido vadovauti neteisingam kodavimui amino rūgštys taigi ir visiškai kitokių formavimosi baltymai. Prieš iRNR suskaidymas gali skirtis dėl aplinkos įtakos ar audinių tipo. Tai reiškia, kad iš tos pačios DNR sekos, taigi ir iš tos pačios iRNR, gali būti suformuoti skirtingi baltymai. Šis procesas vadinamas alternatyviu sujungimu. Žmogaus ląstelėje yra apie 20,000 30 genų, tačiau dėl alternatyvaus sujungimo ji gali sudaryti kelis šimtus tūkstančių baltymų. Apie XNUMX% visų žmogaus genų pasireiškia alternatyvus sujungimas. Splizmai vaidino pagrindinį vaidmenį evoliucijos eigoje. Egzonai dažnai koduoja atskirus baltymų domenus, kurie gali būti įvairiai sujungti. Tai reiškia, kad iš kelių egzonų gali susidaryti daugybė baltymų, turinčių visiškai skirtingas funkcijas. Šis procesas vadinamas eksono maišymu.
Ligos ir sutrikimai
Kai kurios paveldimos ligos gali atsirasti glaudžiai susijusios su sujungimu. Nekoduojamų intronų mutacijos paprastai nėra vadovauti iki baltymų susidarymo defektų. Tačiau jei introno dalyje, kuri yra svarbi jungimo reguliavimui, įvyksta mutacija, tai gali vadovauti iki ydingos išankstinės MRN splaisingos. Gauta subrendusi MRNR koduoja defektinius arba blogiausiu atveju kenksmingus baltymus. Taip yra, pavyzdžiui, kai kurių tipųtalasemija, paveldimas anemija. Kiti tokiu būdu atsirandančių ligų atstovai apima Ehlerso-Danloso sindromas (EDS) II ir II tipo stuburo raumenų atrofija.