14.9: Сплайсинг РНК

Обзор

Процесс редактирования эукариотической РНК до перевода белка называется сращиванием. Он удаляет регионы, которые не код для белков и патчи белков кодирования регионов вместе. Сращивание также позволяет несколько вариантов белка, которые будут выражены из одного гена и играет важную роль в развитии, дифференциации тканей, и адаптации к экологическому стрессу. Ошибки в сращивании могут привести к таким заболеваниям, как рак.

РНК, транскрибированная из эукариотической ДНК, претерпевает несколько изменений

РНК-нить, транскрибированная из эукариотической ДНК, называется первичной стенограммой. Первичные стенограммы, назначенные для того, чтобы стать мРНК, называются прекурсором мессенджера РНК (pre-mRNA). Предварительно мРНК затем обрабатывается для формирования зрелой мРНК, которая подходит для перевода белка. Эукариотическая премРНК содержит чередующиеся последовательности экзонов и интронов. Экзоны являются нуклеотидных последовательностей, код для белков в то время как интроны являются некодирующих регионов. РНК сращивания является процесс, с помощью которого интроны удаляются и экзоны патч вместе.

Сращивание происходит в ядре

Сращивание опосредовано сплайеосом – комплексом белков и РНК, называемыми небольшими ядерными рибонуклеопротеинами (snRNPs). Сплайсом распознает специфические нуклеотидные последовательности на границах экзона/интрона. Во-первых, он связывается с GU-содержащей последовательностью на 5' конце интрона и с последовательностью тока ветви, содержащей A к концу интрона 3' В ряде тщательно организованных шагов, другие snRNPs затем привести точку филиала близко к 5' сращивания сайта. Впоследствии химическая реакция расщепляет 5'конец интрона от его истока вверх по течению и прикрепляет его к точке ветви, образуя петлю, называемую лариатом. Чтобы освободить лариат, 3' конец вверх по течению экзон реагирует с AG-содержащей последовательности интрона близко к 5 'конец вниз по течению exon. Эта реакция патчи два экзона вместе и, таким образом, завершает процесс сращивания.

Сращивание позволяет выражение нескольких белков из одного гена

Процесс, с помощью которого различные комбинации экзонов в предварительной мРНК соединены для формирования зрелой мРНК, называется альтернативным сращиванием. Альтернативное сращивание производит несколько различных белков из одной предварительной стенограммы мРНК.

Как правило, экзоны объединяются в порядке, в котором они появляются в гене. Однако, во время альтернативного сращивания, эта предпочтительная последовательность экзонов может быть изменена. Различные модели альтернативного сращивания включают exon пропуск, альтернативные 5' или 3' сращивания сайтов, и удержания интрона. Эти узоры руководствуются длиной экзонов или интронов и прочностью сращивания участков. Следовательно, экзоны, которые короче, чем другие экзоны могут быть упущены сплайосомы и опущены из зрелой мРНК. В отличие от этого, интроны, которые значительно короче, чем другие интроны, могут уклоняться от удаления сплайосомой и сохраняются в зрелой мРНК.

Сила сращивания сайтов определяется сохранением последовательности вокруг альтернативных экзонов; они влияют на 5' или 3' сращивания сайтов, выбранных сплайосомы. Таким образом, альтернативное сращивание генерирует варианты зрелой мРНК, которые были скопированы с того же участка ДНК.

Во время перевода варианты последовательности РНК производят различные белки с дополнительными или меньшими аминокислотами, сдвигами в считывании или преждевременным стоп-кодоном. Это генерирует белковые изоформы с различными биологическими свойствами, включая функцию, клеточную локализацию и взаимодействие с другими белками. Альтернативное сращивание играет жизненно важную роль в экспрессии генов, тем самым контролируя развитие органов, выживание клеток или распространение, а также адаптацию к изменениям окружающей среды.

Аномальное сращивание может вызвать заболевания

Ошибки в сращивании могут быть вызваны мутациями в самом гене или в регуляторных элементах, контролирующих экспрессию гена. Мутация, которая происходит в экзон или интрон последовательности cisконкретного гена стенограммы называется цис-мутации. Мутация в сращивании машины влияет на несколько генов и называется транс-мутации.

Ошибки в сращивании производят аномальные белковые изоформы, которые могут способствовать заболеваниям, в том числе раку. Например, альтернативное сращивание гена BCL2L1 генерирует длинный и короткий белок изоформ-BCL-X_L и BCL-X_S,соответственно, с помощью альтернативных 5' сращивания сайтов. Более длинная изоформа BCL-X_L способствует выживанию клеток и высоко выражена в нескольких видах рака (например, рак крови, молочной железы и печени). Выражение короткой изоформы BCL-X_S, способствуют гибели клеток, подавляется при раке.

в эукариотах, большинство генов содержат экзоны, последовательности, кодирующие белки с интронами, областями без кодирования. Когда РНК изначально расшифрована из ДНК, она содержит как экзоны, так и интроны. Склеивание РНК устраняет интроны и соединяет экзоны.

Это происходит в ядре на сплайсеосоме, коллекции молекул, которые ускоряют сплайсинг РНК, включая малые ядерные рибонуклеопротеины или snRNP, специфические комплексы РНК и белка. Во-первых, snRNP и другие белки связываются с двумя областями интрона. Один в конце 5-штрих, обычно идентифицируется по последовательности GU, и один из точке ветвления с последовательностью, содержащей A.Другие SnRNP помогают в этом, перенося конец 5-штрих к точке ветвления в случае возникновения реакции между A точки ветвления и местом сращивания 5-штрих, расщепляя РНК и создавая петлю, которая называется лариат.

Затем возникает вторая реакция между концом 3-штрих верхнего экзона и концом 5-штрих следующего экзона в месте сращивания 3-штрих обычно определяемого последовательностью AG в конце 3-штрих интрона. Это расслоение расщепляет лариат с интроном и связанными с ними белками, оставляя экзоны прикреплёнными друг к другу.