توصيل (إزالة انترونات) RNA

نظره عامه

تسمى العملية التي يتم فيها تحرير الحمض النووي الريبي لحقيقية النواة قبل ترجمة البروتين عملية التضفير. تزيل المناطق التي لا ترمز للبروتينات وتصلح مناطق ترميز البروتين معاً. يسمح التضفير أيضاً بالتعبير عن العديد من متغيرات البروتين من جين واحد ويلعب دوراً أساسياً في النمو وتمايز الأنسجة والتكيف مع الإجهاد البيئي. يمكن أن تؤدي أخطاء التضفير إلى أمراض مثل السرطان.

يخضع الحمض الريبي المنسوخ من الحمض النووي في حقيقيات النوى لعدة تعديلات

يُطلق على خيط الحمض النووي الريبي المنسوخ من الحمض النووي لحقيقيات النوى اسم النسخة الأولية. النسخ الأوليةالمصممة لتصبح حمض ريبي مرسال تسمى بسلائف الحمض الريبي المرسال (pre_mRNA). ثم تتم معالجة سلائف الحمض الريبي المرسال لتشكيل حمض ريبي مرسال ناضج مناسب لترجمة البروتين. تحتوي سلائف الحمض الريبي المرسال لحقيقيات النوى على متواليات متناوبة من اكسونات و انترونات. الإكسونات هي سلاسل نيوكليوتيدية ترمز للبروتينات بينما الإنترونات هي مناطق غير مشفرة. تضفير الحمض الريبي هو العملية التي يتم من خلالها إزالة الإنترونات وترقيع الإكسونات معاً.

التضفير يحدث داخل النواة

التضفير يتم بواسطة جسيم التضفير _ و هو مركب من البروتينات و الحمض الريبي يسمى بروتينات الريبونيوكليوتيد الصغيرة (snRNPs). و يتعرف جسيمالتضفير على تسلسلات محددة من النيوكليوتيدات عند حدود اكسون / انترون. أولاً ، يرتبط بتسلسل يحتوي على GU في النهاية 5 ‘من الانترون و إلى تسلسل نقطة فرع يحتوي على A نحو نهاية 3 ‘ من الانترون. في عدد من الخطوات التي تم تنظيمها بعناية ، تقوم بروتينات الريبونيوكليوتيد الصغيرة الأخرى بتقريب نقطة الفرع من موقع لصق 5 ‘. في و قت لاحق ، تفاعل كيميائي يقطع نهاية 5’من الانترون من الاكسون المنبع و يُربطها بنقطة التفرع ، مما يشكل حلقة تسمى لاريات. للافراج عن اللاريات ، تقوم النهاية 3 ‘ من الاكسون المنبع بالتفاعل مع التسلسل AG للانترون القريب من النهاية 5 ‘ للاكسون المصب. يقوم هذا التفاعل بتجميع الإكسونين معاً ، وبالتالي يختتم عملية التضفير.

يسمح التضفير بالتعبير عن عدة بروتينات من جين واحد

تسمى العملية التي يتم من خلالها ضم مجموعات مختلفة من الاكسونات في سلائف الحمض الريبي المرسال لتشكيل حمض ريبي مرسال ناضج التضفير البديل. ينتج التضفير البديل عدة بروتينات مختلفة من نسخة واحدة من سلائف الحمض الريبي المرسال.

عادةً ، يتم ضم الإكسونات معاً بالترتيب الذي تظهر به في الجين. ومع ذلك ، أثناء التضفير البديل ، يمكن تغيير هذا التسلسل المفضل من الاكسونات. تشمل الأنماط المختلفة للتضفير البديل تخطي الاكسون ، مواقع اللصق البديلة ل 5 ‘أو 3 ‘ ، والاحتفاظ بالانترون. تسترشد هذه الأنماط بطول الاكسونات أو الانترونات وقوة مواقع اللصق. وبالتالي ، قد يتم التغاضي عن الاكسونات الأقصر من الاكسونات الأخرى بواسطة جسيم التضفير ويتم حذفها من الحمض الريبي المرسال الناضج. في المقابل ، الإنترونات التي تكون أقصر بكثير من الإنترونات الأخرى قد تتهرب من الإزالة بواسطة جسيم التضفير ويتم الاحتفاظ بها في الحمض الريبي المرسال الناضج.

يتم تحديد قوة مواقع التضفير من خلال حفظ التسلسل حول الاكسونات البديلة ؛ و هي تؤثر على مواقع اللصق 5 ‘أو 3 ‘ التي اختارها جسيم التضفير. وبالتالي ، فإن التضفير البديل يولد متغيرات من الحمض الريبي المرسال الناضج التي تم نسخها من نفس امتداد الحمض النووي.

أثناء الترجمة ، تنتج متغيرات تسلسل الحمض النووي الريبي بروتينات مختلفة تحتوي على أحماض أمينية إضافية أو أقل ، أو تحولات في إطار القراءة ، أو كودون توقف سابق لأوانه. ينتج عن هذا أشكال بروتينية ذات خصائص بيولوجية مختلفة بما في ذلك الوظيفة والتوطين الخلوي والتفاعل مع البروتينات الأخرى. يلعب التضفير البديل دوراً حيوياً في التعبير الجيني ، وبالتالي التحكم في نمو الأعضاء ، وبقاء الخلية أو تكاثرها ، والتكيف مع التغيرات البيئية.

التضفير غير الطبيعي يمكن أن يسبب الأمراض

قد تحدث أخطاء في التضفير بسبب طفرات في الجين نفسه أو في العناصر التنظيمية التي تتحكم في تعبير الجين. تسمى الطفرة التي تحدث في تسلسل الاكسون أو الانترون لنسخة جينية معينة بـطفرة-cis. تؤثر الطفرة في آلية التضفير على عدة جينات و تسمى طفرة-trans.

تؤدي الأخطاء في التضفير إلى ظهور أشكال إسوية من البروتين الشاذ ، والتي قد تساهم في الإصابة بالأمراض ، بما في ذلك السرطان. على سبيل المثال ، يولد التضفير البديل للجين BCL2L1 شكل إسوي طويل وقصير من البروتين _ BCL-X_L و BCL-X_S ، على التوالي _ من خلال استخدام موقع لصق 5 ‘البديل. يعزز الشكل الاسوي الأطول BCL-X_L بقاء الخلية ويتم التعبير عنه بشكل كبير في عدة أنواع من السرطانات (مثل سرطانات الدم والثدي والكبد). يتم قمع التعبير عن الشكل الإسوي القصير ؛ و الشكل BCL-X_S الذي يعزز موت الخلايا في السرطان.