RNA Birleştirme

Genel Bakış

Ökaryotik RNA'nın protein çevirisinden önce düzenlendiği sürece ekleme denir. Proteinleri kodlamayan bölgeleri kaldırır ve protein kodlayan bölgeleri bir araya getirir. Ekleme ayrıca birkaç protein varyantının tek bir genden ifade edilmesine izin verir ve gelişim, doku farklılaşması ve çevresel strese adaptasyonda önemli bir rol oynar. Eklemedeki hatalar kanser gibi hastalıklara yol açabilir.

Ökaryotik DNA'dan Kopyalanan RNA Çeşitli Değişikliklerden Geçiyor

Ökaryotik DNA'dan kopyalanan RNA zincirine birincil transkript denir. mRNA olması için belirlenen birincil transkriptlere öncül haberci RNA (pre-mRNA) denir. Pre-mRNA daha sonra protein translasyonu için uygun olgun mRNA oluşturmak için işlenir. Ökaryotik pre-mRNA, alternatif ekson ve intron dizilerini içerir. Eksonlar, proteinleri kodlayan nükleotid dizileridir, oysa intronlar kodlamayan bölgelerdir. RNA ekleme, intronların uzaklaştırıldığı ve eksonların birbirine yapıştırıldığı süreçtir.

Çekirdek İçinde Ekleme Oluşuyor

Eklemeye, küçük nükleer ribonükleoproteinler (snRNP'ler) adı verilen bir protein ve RNA kompleksi olan spliceozom aracılık eder. Spliceozom, ekson / intron sınırlarında spesifik nükleotid dizilerini tanır. İlk olarak, 5 ’ adresinde GU içeren bir diziye bağlanır. intronun sonu ve 3 ’ ye doğru bir A içeren bir dallanma noktası dizisine; intronun sonu. Dikkatle düzenlenmiş bir dizi adımda, diğer snRNP'ler daha sonra dallanma noktasını 5 ’ ekleme sitesi. Daha sonra, kimyasal bir reaksiyon 5 ’ intronun üst eksonundan ucunu ve dallanma noktasına bağlayarak lariat adı verilen bir halka oluşturur. Lariat'ı serbest bırakmak için, 3 ’ yukarı eksonun ucu intronun AG içeren sekansı ile 5 'e yakın reaksiyona girer. Bu reaksiyon, iki eksonu birbirine yamalar ve böylece ekleme sürecini sonlandırır.

Ekleme, Tek Bir Genden Birkaç Proteinin İfadesine İzin Verir

Pre-mRNA'daki farklı ekson kombinasyonlarının olgun mRNA oluşturmak için birleştirildiği sürece alternatif ekleme adı verilir. Alternatif ekleme, tek bir pre-mRNA transkriptinden birkaç farklı protein üretir.

Normalde, eksonlar bir gende göründükleri sırayla birleştirilir. Bununla birlikte, alternatif birleştirme sırasında, bu tercih edilen ekson dizisi değiştirilebilir. Farklı alternatif ekleme modelleri arasında ekson atlama, alternatif 5 ’ veya 3 ’ ekleme siteleri ve intron tutma. Bu desenler, eksonların veya intronların uzunluğu ve ekleme yerlerinin gücü tarafından yönlendirilir. Sonuç olarak, diğer eksonlardan daha kısa olan eksonlar, spliceozom tarafından gözden kaçabilir ve olgun mRNA'dan çıkarılabilir. Bunun aksine, diğer intronlardan önemli ölçüde daha kısa olan intronlar, spliceozom tarafından çıkarılmadan kaçabilir ve olgun mRNA'da tutulur.

Ekleme yerlerinin gücü, alternatif eksonlar etrafındaki sekans korumasıyla belirlenir; bunlar 5 ’ veya 3 ’ spliceozom tarafından seçilen bölgeleri birleştirin. Bu nedenle, alternatif birleştirme, aynı DNA uzantısından kopyalanan olgun mRNA varyantlarını oluşturur.

Çeviri sırasında, RNA dizisi varyantları, ek veya daha az amino asit, okuma çerçevesinde kaymalar veya erken bir durdurma kodonu ile farklı proteinler üretir. Bu, fonksiyon, hücresel lokalizasyon ve diğer proteinlerle etkileşim dahil olmak üzere farklı biyolojik özelliklere sahip protein izoformları oluşturur. Alternatif birleştirme, gen ekspresyonunda hayati bir rol oynar ve böylece organ gelişimini, hücre hayatta kalmasını veya çoğalmasını ve çevresel değişikliklere adaptasyonu kontrol eder.

Anormal Ekleme Hastalıklara Neden Olabilir

Eklemedeki hatalar, genin kendisindeki veya genin ifadesini kontrol eden düzenleyici öğelerdeki mutasyonlardan kaynaklanabilir. Spesifik bir gen transkriptinin ekson veya intron sekansında meydana gelen bir mutasyona, cis -mutasyon denir. Ekleme makinesindeki bir mutasyon birkaç geni etkiler ve buna trans mutasyon denir.

Eklemedeki hatalar, kanser dahil hastalıklara katkıda bulunabilecek anormal protein izoformları üretir. Örneğin, BCL2L1 geninin alternatif eklenmesi, sırasıyla uzun ve kısa bir protein izoformu — BCL-X _L ve BCL-X _S oluşturur — alternatif 5 ’ ekleme sitelerine gider. Daha uzun BCL-X _L izoformu, hücre hayatta kalmasını destekler ve çeşitli kanser türlerinde (örneğin, kan, göğüs ve karaciğer kanserleri) yüksek oranda ifade edilir. Hücre ölümünü destekleyen kısa BCL-X _S izoformunun ifadesi kanserde baskılanır.