снаждане

Най- снаждане представлява решаващ процес по време на транскрипцията в клетъчното ядро ​​на еукариотите, по време на който зрелата иРНК излиза от пре-иРНК. Интрони, които все още се съдържат в пре-иРНК след транскрипция, се отстраняват, а останалите екзони се комбинират, за да образуват готовата иРНК.

Какво е снаждане

Централната догма на молекулярната биология гласи, че потокът на генетична информация се осъществява от ДНК на носителя на информация през РНК към протеина. Първата стъпка в генната експресия е това, което е известно като транскрипция. РНК се синтезира с помощта на ДНК като шаблон. ДНК е носителят на генетичната информация, която се съхранява там с помощта на код, състоящ се от четирите бази аденини, тимин, гуанин и цитозин. Протеиновият комплекс на РНК полимераза чете основната последователност на ДНК по време на транскрипцията и произвежда съответната „РНК преди месинджър“ (pre-mRNA за кратко). Вместо тимин винаги се включва урацил.

Гените са съставени от екзони и интрони. Екзоните са онези части от генома, които всъщност кодират генетична информация. За разлика от това, интроните представляват некодиращи секции в гена, гените, съхранявани в ДНК, се преминават през дълги секции, които не съответстват на никакви аминокиселини в по-късния протеин и не допринасят за транслацията.

Генът може да има до 60 интрона, с дължина между 35 и 100 000 нуклеотиди. Средно тези интрони са десет пъти по-дълги от екзоните. Пре-иРНК, получена в първия етап на транскрипцията, също често наричана незряла иРНК, все още съдържа както екзони, така и интрони. Оттук започва процесът на сплайсиране.

Интроните трябва да бъдат отстранени от пре-иРНК, а останалите екзони трябва да бъдат свързани. Само тогава зрелата иРНК може да напусне клетъчното ядро ​​и да започне транслацията.

Сплайсирането се извършва най-вече с помощта на сплайсозома (на немски: spliceosome). Това е съставено от пет snRNP (малки ядрени рибонуклеопротеинови частици). Всеки от тези snRNP се състои от snRNA и протеини. Някои други протеини, които не са част от snRNP, също са част от сплайсозомата. Сплицеозомите се делят на основни и малки спойлеозоми. Основните сплизеозомни процеси над 95% от всички човешки интрони, малката сплайсозома обработва главно ATAC интроните.

За обяснението на сплайсинга, Ричард Джон Робъртс и Филип А. Шарп бяха наградени с Нобелова награда по медицина през 1993 г. Томас Р. Чех и Сидни Алтман получиха Нобеловата награда за химия през 1989 г. за своите изследвания за алтернативно сплайсиране и каталитичния ефект на РНК.

Функция и задача

По време на процеса на сплайсиране, отделните части се формират отново. При бозайниците snRNP U1 първо се прикрепя към мястото на 5 сплитане и инициира образуването на останалата сплайсозома. SnRNP U2 се свързва към точката на разклоняване на интрона. След това също свързва три-snRNP.

Сплицеосомата катализира сплайсинг реакцията чрез две последователни преестерификации. В първата част на реакцията кислородният атом от 2'-ОН групата на аденозин от "последователността на клонната точка" (BPS) атакува фосфорен атом на фосфодиестерна връзка в мястото на 5'-сплайс. Това освобождава 5 'екзона и циркулира интрона. Кислородният атом от вече свободната 3'-ОН група на 5'-екзона сега се свързва към мястото на 3'-сплайс, при което двата екзона са свързани и интронът се освобождава. Интронът е въведен в рационална конформация, наречена лариат, която след това се разгражда.

За разлика от това, сплизеозомите не играят роля за самоспластяване. Тук интроните са изключени от транслацията от вторичната структура на самата РНК. Ензимното сплайсиране на тРНК (трансферна РНК) се среща в еукариоти и археи, но не и в бактерии.

Процесът на сплайсиране трябва да се проведе с максимална точност на границата на екзон-интрон, тъй като отклонение от само един нуклеотид би довело до неправилно кодиране на аминокиселини и по този начин до образуване на напълно различни протеини.

Спластирането на pre-mRNA може да се окаже различно поради влиянието на околната среда или тъканния тип. Това означава, че различни протеини могат да бъдат образувани от една и съща ДНК последователност и по този начин една и съща пре-мРНК. Този процес е известен като алтернативно сплайсиране. Човешката клетка съдържа около 20 000 гена, но е в състояние да произвежда няколкостотин хиляди протеини поради алтернативно сплайсиране. Около 30% от всички човешки гени имат алтернативно сплайсиране.

Сплайването е играло основна роля в еволюцията. Екзоните често кодират отделни домейни на протеини, които могат да се комбинират помежду си по различни начини. Това означава, че само от няколко екзона може да се произведе голямо разнообразие от протеини с напълно различни функции. Този процес се нарича разбъркване на екзон.

Болести и неразположения

Някои наследствени заболявания могат да бъдат тясно свързани с сплайсирането. Мутациите в некодиращите интрони обикновено не водят до грешки при образуването на протеини. Ако обаче мутация се случи в част от интрон, която е важна за регулирането на сплайсирането, това може да доведе до неправилно сплайсиране на пре-мРНК. След това получената зряла иРНК кодира дефектни или в най-лошия случай вредни протеини. Такъв е случаят например с някои видове бета-таласемия, наследствена анемия. Други представители на заболявания, които се развиват по този начин, са например синдромът на Ehlers-Danlos (EDS) тип II и спинална мускулна атрофия.