Splice

Splice yra lemiamas procesas transkripcijos metu eukariotų branduolyje, kurio metu subrendusi mRNR išsiskiria iš pre-mRNR. Intronai, kurie po transkripcijos vis dar yra pre-mRNR, yra pašalinami, o likę egzonai yra sujungiami, kad gautų galutinę mRNR.

Kas yra splaisingas

Centrinė molekulinės biologijos dogma teigia, kad genetinės informacijos srautas vyksta iš informacijos nešiklio DNR per RNR į baltymą. Pirmasis genų ekspresijos žingsnis yra vadinamas transkripcija. RNR sintetinama naudojant DNR kaip šabloną. DNR yra genetinės informacijos nešėja, kuri joje saugoma naudojant kodą, susidedantį iš keturių bazinių adenų, timino, guanino ir citozino. RNR polimerazės baltymų kompleksas transkripcijos metu nuskaito bazinę DNR seką ir sukuria atitinkamą „pre-messenger RNR“ (trumpai - pre-mRNR). Vietoj timino visada yra uracilo.

Genus sudaro egzonai ir intronai. Egzonai yra tos genomo dalys, kurios iš tikrųjų koduoja genetinę informaciją. Intronai, priešingai, žymi nekoduojančias geno sekcijas. DNR kaupiami genai praeina ilgomis sekcijomis, kurios neatitinka jokių vėlesnio baltymo aminorūgščių ir neprisideda prie transliacijos.

Genas gali turėti iki 60 intronų, kurių ilgis yra nuo 35 iki 100 000 nukleotidų. Vidutiniškai šie intronai yra dešimt kartų ilgesni nei egzonai. Pirmajame transkripcijos etape pagaminta pre-mRNR, taip pat dažnai vadinama nesubrendusia mRNR, vis dar turi ir egzonų, ir intronų. Čia prasideda sujungimo procesas.

Intronai turi būti pašalinti iš pre-mRNR, o likę egzonai turi būti sujungti. Tik tada subrendusi mRNR gali palikti ląstelės branduolį ir inicijuoti vertimą.

Susegimas dažniausiai atliekamas naudojant spliceozomą (vokiškai: spliceosome). Tai yra sudaryta iš penkių snRNP (mažų branduolinių ribonukleoproteinų dalelių). Kiekvieną iš šių snRNP sudaro snRNR ir baltymai. Kai kurie kiti baltymai, kurie nėra snRNP dalis, taip pat yra spliceozomos dalis. Spliceosomos skirstomos į pagrindines ir smulkiąsias spiceosomas. Didžioji dalis splaisosomų sukelia daugiau kaip 95% visų žmogaus intronų, mažesnioji dalis yra susijusi su ATAC intronais.

Už splaisingo paaiškinimą Richardas Johnas Robertsas ir Phillipas A. Sharpas 1993 m. Buvo apdovanoti Nobelio medicinos premija. Thomas R. Cechas ir Sidney Altmanas 1989 m. Gavo Nobelio chemijos premiją už alternatyvių sujungimų ir RNR katalizinio poveikio tyrimus.

Funkcija ir užduotis

Sujungimo metu iš atskirų jo dalių susiformuoja spiceozoma. Žinduoliuose snRNP U1 pirmiausia prisitvirtina prie 5'-susiuvimo vietos ir inicijuoja likusios spiceosomos susidarymą. „SnRNP U2“ jungiasi prie introno išsišakojimo vietos. Po to taip pat jungiasi tri-snRNP.

Spliceozoma katalizuoja sujungimo reakciją per du iš eilės perterštinimus. Pirmoje reakcijos dalyje deguonies atomas iš adenozino 2'-OH grupės iš „atšakos taško sekos“ (BPS) atakuoja fosfodiesterinės jungties fosforo atomą 5'-sujungimo vietoje. Tai atleidžia 5 'egzoną ir cirkuliuoja introną. Dabar laisvos 5'-eksono 3'-OH grupės deguonies atomas jungiasi prie 3'-suskaidymo vietos, dėl to du egzonai yra sujungti ir intronas išlaisvinamas. Intronai įvedami į supaprastintą struktūrą, vadinamą lerva, kuri vėliau suskaidoma.

Priešingai nei tai, splicerozos nevaidina reikšmės savaiminiam susiuvimui. Čia intronai yra pašalinami iš vertimo dėl pačios RNR antrinės struktūros. Fermentinis tRNR (pernešančios RNR) sujungimas įvyksta eukariotuose ir archeose, bet ne bakterijose.

Pririšimo procesas turi vykti labai tiksliai, tiksliai ties eksono-introno riba, nes nukrypimas tik vienu nukleotidu leistų neteisingai koduoti aminorūgštis ir tokiu būdu susidaryti visiškai skirtingi baltymai.

Pre-mRNR susiuvama gali skirtis dėl aplinkos įtakos ar audinių tipo. Tai reiškia, kad iš tos pačios DNR sekos ir iš tos pačios pre-mRNR gali būti suformuoti skirtingi baltymai. Šis procesas yra žinomas kaip alternatyvus sujungimas. Žmogaus ląstelėje yra apie 20 000 genų, tačiau ji gali gaminti kelis šimtus tūkstančių baltymų dėl alternatyvaus susiuvimo. Apie 30% visų žmogaus genų turi alternatyvų sujungimą.

Splicingas vaidino pagrindinį vaidmenį evoliucijoje. Egzonai dažnai koduoja atskirus baltymų domenus, kurie gali būti sujungti vienas su kitu skirtingais būdais. Tai reiškia, kad daugybė baltymų, turinčių visiškai skirtingas funkcijas, gali būti gaminami tik iš kelių egzonų. Šis procesas vadinamas egzono maišymu.

Ligos ir negalavimai

Kai kurios paveldimos ligos gali būti glaudžiai susijusios su splaisingais. Nekoduojančio introno mutacijos paprastai nedaro klaidų formuojant baltymus. Tačiau, jei mutacija įvyksta toje introno dalyje, kuri yra svarbi reguliuojant splaisą, tai gali sukelti netinkamą pre-mRNR splaisą. Gauta subrendusi mRNR tada koduoja neteisingus arba blogiausiu atveju kenksmingus baltymus. Taip yra, pavyzdžiui, kai kurių rūšių beta talasemijos, paveldimos anemijos, atvejais. Kiti tokiu būdu vystomų ligų atstovai yra, pavyzdžiui, II tipo Ehlerso-Danloso sindromas (EDS) ir stuburo raumenų atrofija.