Splaissimine on eukarüootide tuumas transkriptsiooni ajal ülioluline protsess, mille käigus pre-mRNA-st tekib küps mRNA. Selles protsessis eemaldatakse intronid, mis on pärast transkriptsiooni veel pre-mRNA-s, ja ülejäänud eksonid ühendatakse lõpliku mRNA moodustamiseks.
Mis on splaissimine?
Esimene samm sisse geen väljendit nimetatakse transkriptsiooniks. Selles protsessis sünteesitakse RNA, kasutades matriitsina DNA-d. Molekulaarbioloogia keskne dogma seisneb selles, et geneetilise teabe liikumine toimub infokandja DNA-st RNA-le valku. Esimene samm sisse geen väljend on transkriptsioon. Selles protsessis sünteesitakse RNA, kasutades matriitsina DNA-d. DNA on geneetilise teabe kandja, mis salvestatakse sinna neljast koosneva koodi abil alused adeniin, tümiin, guaniin ja tsütosiin. Transkriptsiooni ajal loeb RNA polümeraasi valgukompleks DNA alusjärjestust ja toodab vastava “pre-messenger RNA” (lühidalt pre-mRNA). Selles protsessis sisestatakse tümiini asemel alati uratsiil. Geenid koosnevad eksonitest ja intronitest. Eksonid on need geneetilise materjali osad, mis tegelikult kodeerivad geneetilist teavet. Intronid esindavad seevastu a kodeerimata sektsioone geen. DNA-sse salvestatud geenid on seeläbi pikitud segmentidega, mis ei vasta aminohapped hilisemas valgus ja ei aita kaasa tõlkimisele. Geenil võib olla kuni 60 intronit, pikkusega 35–100,000 XNUMX nukleotiidi. Need intronid on keskmiselt kümme korda pikemad kui eksonid. Transkriptsiooni esimeses etapis moodustatud pre-mRNA, mida sageli nimetatakse ka ebaküpseks mRNA-ks, sisaldab endiselt nii eksoneid kui ka introneid. Siit algab liitumisprotsess. Intronid tuleb pre-mRNA-st eemaldada ja ülejäänud eksonid ühendada. Alles siis saab küps mRNA lahkuda tuumast ja algatada translatsiooni. Splaissimine toimub enamasti splaissosoomi abil. See koosneb viiest snRNP-st (väikestest tuuma ribonukleoproteiini osakestest). Kõik need snRNP-d koosnevad snRNA-st ja valgud. Mõni teine valgud mis ei kuulu snRNP-de hulka, on samuti osa splicosoomist. Splaissosoomid jagunevad peamisteks ja väiksemateks. Suured splaissosoomid töötlevad enam kui 95% kõigist inimese intronitest ja väikesed splaissosoomid tegelevad peamiselt ATAC-intronitega. Splaissimise selgitamise eest pälvisid Richard John Roberts ja Phillip A. Sharp 1993. aastal Nobeli meditsiinipreemia. Alternatiivse splaissingu ja RNA katalüütilise toime uurimise eest pälvisid Thomas R. Cech ja Sidney Altman 1989. aastal Nobeli keemiapreemia. .
Funktsioon ja ülesanne
Splaissimise käigus moodustub splicosoom oma üksikutest osadest iga kord uuesti. Imetajatel kinnitub snRNP U1 kõigepealt 5'-ühenduskohale ja algatab ülejäänud splaissosoomi moodustumise. SnRNP U2 seondub introni hargnemiskohaga. Pärast seda seondub ka tri-snRNP. Splaissosoom katalüüsib splaissimisreaktsiooni kahe järjestikuse ümberesterdamise teel. Reaktsiooni esimeses osas an hapnik aatomi rühmast 2′-OH adenosiin hargnemispunktide järjestusest (BPS) rünnakud a fosfor fosfodiestersideme aatom 5'-ühenduskohas. See vabastab 5′-eksoni ja intron ringleb. The hapnik 3'-eksoni nüüd vaba 5'-OH rühma aatom seondub nüüd 3'-splaissingu saidiga, ühendades need kaks eksoni ja vabastades introni. Seeläbi viiakse intron schligeni kujulisesse konformatsiooni, mida nimetatakse lariatiks, mis seejärel laguneb. Seevastu splaissosoomid ei mängi mingit rolli autokatalüütilises splaissimises (iseplitsimises). Siin jäetakse intronid translatsioonist välja RNA enda sekundaarse struktuuri abil. TRNA (ülekandev RNA) ensümaatiline splaissimine toimub eukarüootides ja arheedes, kuid mitte bakterid. Splaissimisprotsess peab toimuma ülitäpselt täpselt eksoni-introni piiril, kuna kõrvalekalle ainult ühest nukleotiidist viima koodi valele kodeerimisele aminohapped ja seega täiesti teistsuguste moodustumiseni valgud. Pre-mRNA splaissing võib varieeruda keskkonnamõjude või koetüübi tõttu. See tähendab, et samast DNA järjestusest ja seega samast eel-mRNA-st saab moodustada erinevaid valke. Seda protsessi nimetatakse alternatiivseks splaissimiseks. Inimrakk sisaldab umbes 20,000 30 geeni, kuid on alternatiivse splaissingu tõttu võimeline moodustama mitusada tuhat valku. Ligikaudu XNUMX% kõigist inimese geenidest näitab alternatiivset splaissimist. Splitsingul on evolutsiooni käigus olnud suur roll. Eksonid kodeerivad sageli üksikuid valkude domeene, mida saab kombineerida mitmel viisil. See tähendab, et vaid mõnest eksonist saab genereerida palju erinevaid täiesti erinevate funktsioonidega valke. Seda protsessi nimetatakse eksoni segamiseks.
Haigused ja häired
Mõned pärilikud haigused võivad tekkida tihedas seoses splaissimisega. Mutatsioonid mittekodeerivates intronites tavaliselt ei toimu viima valkude moodustumise defektideni. Kui aga splaissingu reguleerimise jaoks olulises introni osas tekib mutatsioon, võib see nii olla viima pre-mRNA defektsele splaissimisele. Saadud küps mRNA kodeerib seejärel defektseid või halvimal juhul kahjulikke valke. See kehtib näiteks teatud tüüpi beetaversioonide kohtatalasseemia, pärilik aneemia. Muud sel viisil tekkivate haiguste esindajad hõlmavad järgmist Ehlers-Danlos sündroom (EDS) II ja II tüüpi seljaaju lihaste atroofia.
