Splicing (พันธุศาสตร์): มันประกอบด้วยอะไร, ประเภท

Splicing หรือ RNA splicing เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตหลังจากการถอดรหัส DNA ไปยัง RNA และเกี่ยวข้องกับการกำจัดของ introns ของยีนรักษา exons มันถือเป็นพื้นฐานในการแสดงออกของยีน

มันเกิดขึ้นผ่านเหตุการณ์การกำจัดของพันธะฟอสโฟมีเตอร์ระหว่าง exons และ introns และการผูกพันที่ตามมาของพันธะระหว่าง exons การประกบเกิดขึ้นใน RNA ทุกประเภทอย่างไรก็ตามมันมีความเกี่ยวข้องมากกว่าในโมเลกุล RNA ของ messenger มันสามารถเกิดขึ้นได้ใน DNA และโมเลกุลโปรตีน

พวกเขาอาจได้รับการจัดการหรือการเปลี่ยนแปลงใด ๆ เมื่อประกอบ exons เหตุการณ์นี้เป็นที่รู้จักกันในชื่อทางเลือกประกบและมีผลกระทบทางชีวภาพที่สำคัญ

มันประกอบด้วยอะไร?

ยีนเป็นลำดับดีเอ็นเอที่มีข้อมูลที่จำเป็นในการแสดงฟีโนไทป์ แนวคิดของยีนไม่ได้ถูก จำกัด อย่างเข้มงวดกับลำดับดีเอ็นเอที่แสดงเป็นโปรตีน

"ความเชื่อ" ทางชีววิทยาที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการของการถ่ายทอดดีเอ็นเอไปยังโมเลกุลสาร RNA สิ่งนี้จะแปลเป็นโปรตีนด้วยความช่วยเหลือของไรโบโซม

อย่างไรก็ตามในสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตลำดับของยีนที่ยาวนานเหล่านี้ถูกขัดจังหวะด้วยลำดับที่ไม่จำเป็นสำหรับยีนที่มีปัญหา: อินตรอน เพื่อให้ Messenger RNA ถูกแปลอย่างมีประสิทธิภาพ introns เหล่านี้จะต้องถูกกำจัด

RNA splicing เป็นกลไกที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีหลายอย่างที่ใช้เพื่อกำจัดองค์ประกอบที่ขัดขวางการเรียงลำดับของยีนที่แน่นอน องค์ประกอบที่ได้รับการอนุรักษ์เรียกว่า exons

มันเกิดขึ้นที่ไหน

Spiceosome เป็นคอมเพล็กซ์โปรตีนขนาดใหญ่ที่มีหน้าที่ในการเร่งขั้นตอนการประกบ ประกอบด้วย RNA นิวเคลียร์ขนาดเล็กห้าประเภทที่เรียกว่า U1, U2, U4, U5 และ U6 นอกเหนือไปจากชุดของโปรตีน

เป็นที่คาดการณ์ว่า Spliceosome มีส่วนร่วมในการพับ pre-mRNA เพื่อจัดแนวอย่างถูกต้องกับสองภูมิภาคที่กระบวนการประกบจะเกิดขึ้น

คอมเพล็กซ์นี้สามารถรับรู้ลำดับฉันทามติที่ introns ส่วนใหญ่อยู่ใกล้กับปลาย 5 'และ 3' ควรสังเกตว่ามีการค้นพบยีนใน Metazoans ที่ไม่มีลำดับเหล่านี้และใช้ RNA นิวเคลียร์ขนาดเล็กกลุ่มอื่นเพื่อการรับรู้

ชนิด

ในวรรณคดีคำว่า splicing มักใช้กับกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับ messenger RNA อย่างไรก็ตามมีกระบวนการต่อรอยต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นในโมเลกุลชีวโมเลกุลที่สำคัญอื่น ๆ

โปรตีนสามารถผ่านการต่อกิ่งได้ในกรณีนี้มันเป็นลำดับของกรดอะมิโนที่ถูกลบออกจากโมเลกุล

ส่วนที่ถูกลบออกเรียกว่า "intein" กระบวนการนี้เกิดขึ้นตามธรรมชาติในสิ่งมีชีวิต อณูชีววิทยามีการจัดการเพื่อสร้างเทคนิคต่าง ๆ โดยใช้หลักการนี้ที่เกี่ยวข้องกับการจัดการของโปรตีน

ในทำนองเดียวกันการประกบก็เกิดขึ้นที่ระดับ DNA ดังนั้นสองโมเลกุล DNA ที่ก่อนหน้านี้ถูกแยกด้วยความสามารถในการผูกพันโดยวิธีการพันธะโควาเลนต์

ประเภทของการประกบ RNA

ในทางตรงกันข้ามขึ้นอยู่กับชนิดของ RNA มีความแตกต่างในกลยุทธ์ทางเคมีซึ่งยีนสามารถกำจัดอินตรอนได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการประกบของ pre-mRNA นั้นเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนเนื่องจากมันเกี่ยวข้องกับขั้นตอนต่าง ๆ ที่เร่งปฏิกิริยาโดย spliceosome กระบวนการทางเคมีเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน

ยกตัวอย่างเช่นในยีสต์กระบวนการเริ่มต้นด้วยการแบ่งของภูมิภาค 5 'ที่ไซต์การรู้จำการวนรอบ intron-exon "ลูป" นั้นเกิดจากพันธะ 2'-5'-phosphodiester กระบวนการดำเนินการต่อด้วยการก่อตัวของช่องว่างในภูมิภาค 3 และในที่สุดก็เกิดการรวมตัวกันของสอง exons

อินตรอนบางส่วนที่ขัดจังหวะนิวเคลียร์และยีนยลสามารถดำเนินการต่อโดยไม่จำเป็นต้องใช้เอนไซม์หรือพลังงาน แต่โดยวิธีการทรานซิสเทอริฟิเคชัน ปรากฏการณ์นี้ถูกพบในสิ่งมีชีวิต Tetrahymena thermophila

ในทางตรงกันข้ามยีนนิวเคลียร์ส่วนใหญ่อยู่ในกลุ่มของอินตรอนที่ต้องการเครื่องจักรที่ช่วยเร่งกระบวนการกำจัด

ทางเลือกประกบ

ในมนุษย์มีรายงานว่ามีโปรตีนประมาณ 90, 000 ชนิดที่แตกต่างกันและก่อนหน้านี้มีการคิดว่าควรมีจำนวนยีนที่เท่ากัน

ด้วยการมาถึงของเทคโนโลยีใหม่และโครงการจีโนมมนุษย์สรุปได้ว่าเรามียีนประมาณ 25, 000 ยีนเท่านั้น ดังนั้นเป็นไปได้อย่างไรที่เรามีโปรตีนมากมาย?

Exons อาจไม่รวมตัวกันในลำดับเดียวกันกับที่พวกมันถูกถอดความไปยัง RNA แต่พวกมันถูกจัดเรียงโดยการสร้างชุดค่าผสมใหม่ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการต่อรอยทางเลือก ด้วยเหตุนี้ยีนที่ถอดความได้เพียงตัวเดียวสามารถผลิตโปรตีนได้มากกว่าหนึ่งชนิด

ความไม่ลงรอยกันระหว่างจำนวนโปรตีนและจำนวนยีนนี้ถูกอธิบายในปี 1978 โดยนักวิจัยกิลเบิร์ตทิ้งแนวคิดดั้งเดิมของ "สำหรับยีนที่มีโปรตีน"

ฟังก์ชั่น

สำหรับ Kelemen และผู้ทำงานร่วมกัน (2013) "หนึ่งในหน้าที่ของเหตุการณ์นี้คือการเพิ่มความหลากหลายของ messenger RNA นอกเหนือจากการควบคุมความสัมพันธ์ระหว่างโปรตีนระหว่างโปรตีนและกรดนิวคลีอิกและระหว่างโปรตีนและเยื่อหุ้มเซลล์"

ตามที่ผู้เขียนเหล่านี้ "ทางเลือกประกบเป็นผู้รับผิดชอบในการควบคุมการแปลของโปรตีนคุณสมบัติของเอนไซม์และการมีปฏิสัมพันธ์ของพวกเขากับแกนด์" มันยังเกี่ยวข้องกับกระบวนการสร้างความแตกต่างของเซลล์และการพัฒนาของสิ่งมีชีวิต

ในแง่ของวิวัฒนาการดูเหมือนว่าจะเป็นกลไกสำคัญสำหรับการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากพบว่ามีจำนวนยูคาริโอตที่สูงกว่าที่พบในเหตุการณ์ที่มีการประกบทางเลือกสูง นอกเหนือจากการเล่นบทบาทสำคัญในการแยกสายพันธุ์และในวิวัฒนาการของจีโนม

ทางเลือกการประกบและมะเร็ง

มีหลักฐานว่าข้อผิดพลาดใด ๆ ในกระบวนการเหล่านี้สามารถนำไปสู่การทำงานที่ผิดปกติของเซลล์ทำให้เกิดผลกระทบร้ายแรงต่อบุคคล ภายในโรคที่เป็นไปได้เหล่านี้มะเร็งมีความโดดเด่น

นั่นคือเหตุผลที่มีการเสนอการต่อรอยทางเลือกเป็นเครื่องหมายทางชีวภาพแบบใหม่สำหรับสภาวะที่ผิดปกติเหล่านี้ในเซลล์ ในทำนองเดียวกันหากคุณสามารถเข้าใจพื้นฐานของกลไกการเกิดโรคได้อย่างถี่ถ้วนคุณสามารถเสนอแนวทางแก้ปัญหาสำหรับพวกเขา