Splicing RNA

Splicing to proces, w którym eukariotyczny RNA jest edytowany przed jego translacją na białko. Nić RNA transkrybowana z eukariotycznego DNA nazywana jest transkryptem pierwotnym. Pierwotne transkrypty, które stają się mRNA, nazywane są prekursorowymi informacyjnymi RNA (pre-mRNA). Pre-mRNA eukariotów zawiera naprzemienne sekwencje eksonów i intronów. Eksony to sekwencje nukleotydowe kodujące białka, podczas gdy introny to regiony niekodujące. Podczas splicingu RNA introny są usuwane, a eksony łączą się ze sobą.

W splicingu pośredniczy spliceosom

Splicing zachodzi w nukleosomie i odbywa się za pośrednictwem kompleksu białek i małych RNA zwanych małymi jądrowymi rybonukleoproteinami (snRNP). snRNP wraz z innymi białkami tworzą spliceosom, który rozpoznaje specyficzne sekwencje nukleotydowe na końcach eksonu i intronu. Najpierw wiąże się z sekwencją zawierającą GU na końcu 5' intronu i z sekwencją punktu rozgałęzienia zawierającą A w kierunku końca 3' intronu. Następnie w kilku starannie zaplanowanych etapach inne snRNP zbliżają punkt rozgałęzienia do miejsca splotu 5'. Następnie reakcja chemiczna odcina koniec 5' intronu od jego eksonu znajdującego się powyżej i przyłącza go do punktu rozgałęzienia, tworząc pętlę zwaną lariatem. Aby uwolnić lariat, sekwencja intronu zawierająca AG w pobliżu końca 5' egzonu w dół reaguje z końcem 3' eksonu w górę. Ta reakcja łączy ze sobą dwa egzony, kończąc proces splicingu.

Splicing umożliwia ekspresję kilku białek z jednego genu

Zazwyczaj eksony są łączone ze sobą w kolejności, w jakiej występują w genie. Jednakże podczas alternatywnego splicingu różne kombinacje eksonów w pre-mRNA łączą się, tworząc dojrzały mRNA. W ten sposób powstaje kilka różnych białek z pojedynczego transkryptu pre-mRNA.

Różne wzorce alternatywnego splicingu obejmują pomijanie eksonów, alternatywne miejsca splicingu 5' lub 3' i zatrzymywanie intronów. Wzorce te zależą od długości eksonów lub intronów i siły sygnału splicingu w miejscach splicingu. Z tego powodu eksony krótsze niż inne eksony mogą zostać przeoczone przez spliceosom i pominięte w dojrzałym mRNA. W przeciwieństwie do tego, introny, które są znacznie krótsze niż inne introny, mogą uniknąć usunięcia przez spliceosom i pozostają w dojrzałym mRNA. W rezultacie alternatywny splicing generuje warianty dojrzałego mRNA, które zostały skopiowane z tego samego odcinka DNA. Warianty sekwencji RNA wytwarzają różne białka z dodatkową lub mniejszą liczbą aminokwasów, przesunięciami w ramce odczytu lub przedwczesnym kodonem stop. Te izoformy białek mają różne właściwości biologiczne, w tym funkcję, lokalizację komórkową i interakcję z innymi białkami, odgrywając w ten sposób istotną rolę w ekspresji genów specyficznej dla tkanki i środowiska.

Nieprawidłowe łączenie może powodować choroby

Błędy w splicingu mogą powodować powstawanie nieprawidłowych izoform białek, które mogą przyczyniać się do chorób, w tym raka. Na przykład alternatywny splicing genu BCL2L1 generuje długą i krótką izoformę białka, odpowiednio—BCL-XL i BCL-XS, poprzez— zastosowanie alternatywnych miejsc składania 5'. Dłuższa izoforma BCL-XL sprzyja przeżywalności komórek i ulega silnej ekspresji w kilku typach nowotworów (np. nowotworach krwi, piersi i wątroby). Ekspresja krótkiej izoformy BCL-XS, która sprzyja śmierci komórek, jest tłumiona w przypadku raka.