liitos

liitos edustaa kriittistä prosessia transkription aikana eukaryoottien solutummassa, jonka aikana kypsä mRNA ilmaantuu pre-mRNA: sta. Intronit, jotka esiintyvät edelleen pre-mRNA: ssa transkription jälkeen, poistetaan ja loput eksonit yhdistetään lopullisen mRNA: n muodostamiseksi.

Mikä on liitos

Molekyylibiologian keskeisen dogman mukaan geneettisen informaation virtaus tapahtuu informaation kantaja-DNA: sta RNA: n kautta proteiiniin. Geeniekspression ensimmäinen vaihe on niin kutsuttu transkriptio. RNA syntetisoidaan käyttämällä DNA: ta templaattina. DNA on geneettisen informaation kantaja, joka tallennetaan sinne koodin avulla, joka koostuu neljästä emäksen adeenista, tymiinistä, guaniinista ja sytosiinista. RNA-polymeraasiproteiinikompleksi lukee DNA: n emässekvenssin transkription aikana ja tuottaa vastaavan ”pre-messenger RNA: n” (lyhyt pre-mRNA). Tymiinin sijasta urasiili sisällytetään aina.

Geenit koostuvat eksoneista ja introneista. Eksonit ovat niitä genomin osia, jotka todella koodaavat geneettistä tietoa. Intronit edustavat sitä vastoin geenin koodaamattomia osioita. DNA: han varastoidut geenit kulkevat pitkien osien läpi, jotka eivät vastaa mitään myöhemmän proteiinin aminohappoja eivätkä edistä translaatiota.

Geenillä voi olla jopa 60 intronia, joiden pituus on 35 - 100 000 nukleotidia. Keskimäärin nämä intronit ovat kymmenen kertaa pidempiä kuin eksonit. Transkription ensimmäisessä vaiheessa tuotettu pre-mRNA, jota kutsutaan myös usein epäkypsäksi mRNA: ksi, sisältää edelleen sekä eksonit että intronit. Tästä silmukointiprosessi alkaa.

Intronit on poistettava pre-mRNA: sta ja loput eksonit on kytkettävä toisiinsa. Vasta sitten kypsä mRNA voi poistua solun ytimestä ja aloittaa translaation.

Silmukointi tapahtuu pääosin splitsosomin (saksa: spliceosome) avulla. Tämä koostuu viidestä snRNP: stä (pienistä ytimen ribonukleoproteiinihiukkasista). Jokainen näistä snRNP: stä koostuu snRNA: sta ja proteiineista. Jotkut muut proteiinit, jotka eivät ole osa snRNP: itä, ovat myös osa spliceosomia. Spliceosomit jaetaan suuriin ja pieniin spiceosomeihin. Suurin spliceosomiprosessi käsittelee yli 95% kaikista ihmisen introneista, pieni spliceosomi käsittelee pääasiassa ATAC-introneja.

Liittämisen selittämisestä Richard John Roberts ja Phillip A. Sharp saivat Nobelin lääketieteellisen palkinnon vuonna 1993. Thomas R. Cech ja Sidney Altman saivat Nobelin kemian palkinnon vuonna 1989 tutkimuksestaan, joka koski RNA: n vaihtoehtoista silmukointia ja katalyyttistä vaikutusta.

Toiminto ja tehtävä

Silmukointiprosessin aikana silmukka muodostuu uudelleen sen yksittäisistä osista. Nisäkkäissä snRNP U1 kiinnittyy ensin 5'-silmukointipaikkaan ja aloittaa jäljelle jäävän spiceosomin muodostumisen. SnRNP U2 sitoutuu intronin haarautumispisteeseen. Tämän jälkeen sitoo myös tri-snRNP: tä.

Spliceosomi katalysoi silmukointireaktiota kahden peräkkäisen transesterifikaation avulla. Reaktion ensimmäisessä osassa "haarapistejärjestyksestä" (BPS) tulevan adenosiinin 2'-OH-ryhmän happiatomi hyökkää fosfodiesterisidoksen fosforiatomiin 5'-liitoskohdassa. Tämä vapauttaa 5'-eksonin ja kiertää intronia. Nyt vapaan 5'-eksonin 3'-OH-ryhmän happiatomi sitoutuu nyt 3'-silmukointipaikkaan, jolloin kaksi eksonia ovat yhteydessä toisiinsa ja introni vapautuu. Introni saatetaan virtaviivaiseksi konformaatioksi, jota kutsutaan leriaksi, joka sitten hajoaa.

Toisin kuin tämä, splisosomilla ei ole merkitystä itsesilmukoitumisessa. Tässä intronit poistuvat translaatiosta itse RNA: n toissijaisella rakenteella. TRNA: n (siirto RNA) entsymaattinen silmukointi tapahtuu eukaryooteissa ja arkeissa, mutta ei bakteereissa.

Silmukointiprosessin on tapahduttava äärimmäisen tarkkuudella tarkalleen eksoni-intronirajassa, koska poikkeama vain yhden nukleotidin avulla johtaisi aminohappojen virheelliseen koodaukseen ja siten täysin erilaisten proteiinien muodostumiseen.

Pre-mRNA: n silmukointi voi muuttua eri tavalla ympäristövaikutusten tai kudostyypin takia. Tämä tarkoittaa, että samasta DNA-sekvenssistä ja siten samasta pre-mRNA: sta voidaan muodostaa erilaisia ​​proteiineja. Tämä prosessi tunnetaan vaihtoehtoisena silmukointina. Ihmissolu sisältää noin 20 000 geeniä, mutta pystyy tuottamaan useita satoja tuhansia proteiineja vaihtoehtoisen silmukoinnin takia. Noin 30 prosentilla kaikista ihmisen geeneistä on vaihtoehtoinen silmukointi.

Liittämisellä on ollut merkittävä rooli evoluutiossa. Eksonit koodaavat usein proteiinien yksittäisiä domeeneja, jotka voidaan yhdistää toisiinsa eri tavoin. Tämä tarkoittaa, että muutamasta eksonista voidaan tuottaa suuri joukko proteiineja, joilla on täysin erilaiset toiminnot. Tätä prosessia kutsutaan eksonin sekoitukseksi.

Sairaudet ja vaivat

Jotkut perinnölliset sairaudet voivat olla läheisesti yhteydessä silmukointiin. Ei-koodaavien intronien mutaatiot eivät yleensä johda virheisiin proteiinien muodostumisessa. Kuitenkin, jos mutaatio tapahtuu intronin osassa, joka on tärkeä silmukoinnin säätelylle, tämä voi johtaa pre-mRNA: n virheelliseen silmukointiin. Saatu kypsä mRNA koodaa sitten viallisia tai pahimmassa tapauksessa haitallisia proteiineja. Näin on esimerkiksi tietyntyyppisissä beetatalasemiassa, perinnöllisissä anemioissa. Muita tällä tavoin kehittyviä sairauksien edustajia ovat esimerkiksi tyypin II Ehlers-Danlosin oireyhtymä (EDS) ja selkärangan lihasten surkastuminen.