Splēšana ir izšķirošs process transkripcijas laikā eikariotu kodolā, kurā nobriedusi mRNS rodas no pre-mRNS. Šajā procesā tiek noņemti introni, kas pēc transkripcijas joprojām atrodas pre-mRNS, un pārējie eksoni tiek apvienoti, veidojot galīgo mRNS.
Kas ir savienošana?
Pirmais solis gēns izteiksmi sauc par transkripciju. Šajā procesā tiek sintezēta RNS, izmantojot tās veidni DNS. Molekulārās bioloģijas centrālā dogma ir tāda, ka ģenētiskās informācijas plūsma notiek no informācijas nesēja DNS uz RNS uz olbaltumvielu. Pirmais solis gēns izteiksme ir transkripcija. Šajā procesā tiek sintezēta RNS, izmantojot DNS kā veidni. DNS ir ģenētiskās informācijas nesējs, kas tur tiek glabāts ar koda palīdzību, kas sastāv no četriem bāzes adenīns, timīns, guanīns un citozīns. Transkripcijas laikā RNS polimerāzes olbaltumvielu komplekss nolasa DNS bāzes secību un ražo atbilstošo “pre-messenger RNS” (īsi pirmsmRNS). Šajā procesā timīna vietā vienmēr tiek ievietots uracils. Gēni sastāv no eksoniem un introniem. Eksoni ir tās ģenētiskā materiāla daļas, kas faktiski kodē ģenētisko informāciju. Savukārt introni attēlo nekodējošas sadaļas a gēns. Tādējādi DNS glabātie gēni ir savstarpēji saistīti ar gariem segmentiem, kas tiem neatbilst aminoskābes vēlākos proteīnos un neveicina tulkošanu. Gēnā var būt līdz 60 introniem, kuru garums ir no 35 līdz 100,000 XNUMX nukleotīdu. Vidēji šie introni ir desmit reizes garāki nekā eksoni. PirmsmRNS, kas izveidojās transkripcijas pirmajā posmā, ko bieži dēvē arī par nenobriedušu mRNS, joprojām satur gan eksonus, gan intronus. Šeit sākas savienošanas process. Introni ir jāizņem no pirmsmRNS, un pārējie eksoni jāsaista kopā. Tikai pēc tam nobriedusi mRNS var atstāt kodolu un sākt tulkošanu. Splēšana lielākoties tiek veikta ar spliceosomas palīdzību. Tas sastāv no piecām snRNP (mazām kodola ribonukleoproteīnu daļiņām). Katrs no šiem snRNP sastāv no snRNS un proteīni. Kāds cits proteīni kas nav daļa no snRNP, ir arī daļa no spliceosomas. Spliceosomas iedala galvenajās un mazākajās spliceosomās. Galvenie spliceosomi apstrādā vairāk nekā 95% no visiem cilvēka introniem, un mazākie spliceosomi galvenokārt apstrādā ATAC intronus. Par splicināšanas izskaidrošanu Ričardam Džonam Robertsam un Filipam A. Šarpam 1993. gadā tika piešķirta Nobela prēmija medicīnā. Par alternatīvās savienošanas un RNS katalītiskās darbības izpēti Tomass R. Čehs un Sidnijs Altmans 1989. gadā saņēma Nobela prēmiju ķīmijā. .
Funkcija un uzdevums
Savienošanas procesā spliciosoma katru reizi no atsevišķām daļām veidojas no jauna. Zīdītājiem snRNP U1 vispirms piestiprinās 5′ savienojuma vietai un sāk pārējās spliceosomas veidošanos. SnRNP U2 saistās ar introna sazarojuma vietu. Pēc tam tri-snRNP arī saistās. Spliciosoma katalizē savienošanas reakciju ar divām secīgām pāresterifikācijām. Reakcijas pirmajā daļā an skābeklis atoms no 2′-OH grupas an adenozīns no “sazarojuma punktu secības” (BPS) uzbrukumiem a fosfors fosfodiesteru saites atoms 5′ savienojuma vietā. Tas atbrīvo 5′-eksonu un introns cirkulē. The skābeklis 3′-eksona tagad brīvās 5′-OH grupas atoms tagad saistās ar 3′ savienojuma vietu, savienojot abus eksonus un atbrīvojot intronu. Tādējādi introns tiek nogādāts schligen formas konformācijā, ko sauc par lariat, kas pēc tam tiek degradēta. Turpretim spliciosomām nav nekādas nozīmes autokatalītiskajā splicingā (pašsavienošanā). Šeit intronus no tulkošanas izslēdz pati RNS sekundārā struktūra. TRNS (pārneses RNS) fermentatīvā splaising notiek eikariotos un arheos, bet ne baktērijas. Savienošanas procesam ir jānotiek ļoti precīzi tieši pie eksona-introna robežas, jo novirze tikai no viena nukleotīda vadīt nepareizai kodēšanai aminoskābes un līdz ar to pilnīgi atšķirīgu veidošanos proteīni. PirmsmRNS sadalīšana var mainīties atkarībā no vides ietekmes vai audu veida. Tas nozīmē, ka no vienas DNS sekvences un līdz ar to pašu pirms-mRNS var veidoties dažādi olbaltumvielas. Šo procesu sauc par alternatīvu savienošanu. Cilvēka šūnā ir apmēram 20,000 30 gēnu, bet alternatīvās savienošanas dēļ tā spēj veidot vairākus simtus tūkstošus olbaltumvielu. Apmēram XNUMX% no visiem cilvēka gēniem ir alternatīva splaising. Izšļakstīšanai ir bijusi liela loma evolūcijas gaitā. Eksoni bieži kodē atsevišķus olbaltumvielu domēnus, kurus var kombinēt dažādos veidos. Tas nozīmē, ka tikai daži eksoni var radīt lielu daudzumu olbaltumvielu ar pilnīgi atšķirīgām funkcijām. Šo procesu sauc par eksona sajaukšanu.
Slimības un traucējumi
Dažas iedzimtas slimības var rasties ciešā saistībā ar savienošanu. Nekodējamo intronu mutācijas parasti nav vadīt līdz olbaltumvielu veidošanās defektiem. Tomēr, ja introna daļā, kas ir svarīga splicēšanas regulēšanai, rodas mutācija, tas var notikt vadīt līdz defektīvai pirmsmRNS splicēšanai. Iegūtā nobriedusī mRNS pēc tam kodē bojātus vai sliktākajā gadījumā kaitīgus proteīnus. Tā tas ir, piemēram, dažu veidutalasēmija, iedzimta anēmija. Citi šādā veidā radušos slimību pārstāvji ietver Ehlers-Danlos sindroms (EDS) II un II tips mugurkaula muskuļu atrofija.
