Sestřih (genetika), z čeho se skládá, typy



spojování, nebo proces sestřihu RNA je fenomén, který se vyskytuje v eukaryotických organismech po transkripci DNA na RNA a zahrnuje odstranění intronů genu, přičemž se zachovají exony. To je považováno za základní v genové expresi.

Vyskytuje se prostřednictvím eliminačních událostí fosfodiesterové vazby mezi exony a introny a následné vazby vazby mezi exony. Splicing se vyskytuje ve všech typech RNA, nicméně je významnější v molekule messenger RNA. Může se také vyskytovat v molekulách DNA a proteinů.

Při montáži exonů mohou projít uspořádáním nebo jakýmkoliv typem změny. Tato událost je známa jako alternativní sestřih a má důležité biologické důsledky.

Index

  • 1 Z čeho se skládá??
  • 2 Kde se to stalo??
  • 3 Typy
    • 3.1 Typy sestřihu RNA
  • 4 Alternativní sestřih
    • 4.1 Funkce
    • 4.2 Alternativní sestřih a rakovina
  • 5 Odkazy

Z čeho se skládá??

Gen je sekvence DNA s informacemi nezbytnými pro expresi fenotypu. Pojem gen není striktně omezen na sekvence DNA, které jsou exprimovány jako proteiny.

Centrální "dogma" biologie zahrnuje proces přepisování DNA na molekulu zprostředkovatele zprostředkující RNA. To se zase promítá do proteinů pomocí ribozomů.

V eukaryotických organismech jsou však tyto dlouhé sekvence genů přerušeny typem sekvence, která není pro daný gen nezbytná: introny. Aby byla messengerová RNA účinně přeložena, musí být tyto introny odstraněny.

Sestřih RNA je mechanismus, který zahrnuje několik chemických reakcí používaných k odstranění prvků, které přerušují sekvenci určitého genu. Prvky, které jsou zachovány, se nazývají exony.

Kde k němu dochází??

Spiceosom je obrovský proteinový komplex, který je zodpovědný za katalyzování kroků sestřihu. Skládá se z pěti typů malé jaderné RNA zvané U1, U2, U4, U5 a U6, kromě řady proteinů.

Je spekulováno, že spliceosome se podílí na skládání pre-mRNA, aby jej správně sladil se dvěma oblastmi, kde dojde k sestřihovému procesu..

Tento komplex je schopen rozpoznat konsenzuální sekvenci, že většina intronů má blízko svých 5 'a 3' konců. Je třeba poznamenat, že geny byly nalezeny v metazoanech, které tyto sekvence nemají a používají k rozpoznání jinou skupinu malých jaderných RNA..

Typy

V literatuře termín sestřih je obvykle aplikován na proces, který zahrnuje messenger RNA. Existují však různé procesy spojování, které se vyskytují v jiných důležitých biomolekulách.

Proteiny mohou také podléhat sestřihu, v tomto případě se jedná o sekvenci aminokyselin, která je z molekuly odstraněna.

Odstraněný fragment se nazývá "intein". Tento proces se přirozeně vyskytuje v organismech. Molekulární biologii se podařilo vytvořit různé techniky s využitím tohoto principu, který zahrnuje manipulaci s proteiny.

Stejným způsobem se také sestřih vyskytuje na úrovni DNA. Dvě molekuly DNA, které byly dříve odděleny, jsou schopny vazby pomocí kovalentních vazeb.

Typy sestřihu RNA

Na druhé straně, v závislosti na typu RNA existují rozdíly v chemických strategiích, ve kterých se gen může zbavit intronů. Zejména sestřih pre-mRNA je komplikovaný proces, protože zahrnuje řadu kroků katalyzovaných spliceosomem. Chemicky se proces provádí transesterifikačními reakcemi.

Například u kvasinek začíná proces rozbitím 5 'oblasti na rozpoznávacím místě, intron-exonová "smyčka" je tvořena 2'-5'-fosfodiesterovou vazbou. Proces pokračuje tvorbou mezery ve 3 'oblasti a nakonec dojde ke spojení dvou exonů.

Některé z intronů, které přerušují jaderné a mitochondriální geny, mohou provádět jejich sestřih bez potřeby enzymů nebo energie, ale pomocí transesterifikačních reakcí. Tento jev byl pozorován v těle Tetrahymena thermophila.

Naproti tomu většina jaderných genů patří do skupiny intronů, které potřebují strojní zařízení pro katalyzování eliminačního procesu.

Alternativní sestřih

U lidí bylo hlášeno, že existuje asi 90 000 různých proteinů a dříve se předpokládalo, že by měl být stejný počet genů.

S příchodem nových technologií a projektu lidského genomu se dospělo k závěru, že máme pouze asi 25 000 genů. Jak je tedy možné, že máme tolik bílkovin?

Exony nemohou být sestaveny ve stejném pořadí, ve kterém byly transkribovány do RNA, ale jsou uspořádány vytvořením nových kombinací. Tento jev je znám jako alternativní spojování. Z tohoto důvodu může jediný transkribovaný gen produkovat více než jeden typ proteinu.

Tento nesoulad mezi počtem proteinů a počtem genů byl objasněn v roce 1978 výzkumným pracovníkem Gilbertem, zanechávajícím tradiční koncept "pro gen, který je protein"..

Funkce

Pro Kelemen et al. (2013) "jednou z funkcí této události je zvýšení diverzity messengerových RNA, kromě regulace vztahů mezi proteiny, mezi proteiny a nukleovými kyselinami a mezi proteiny a membránami."

Podle těchto autorů, "alternativní sestřih je zodpovědný za regulaci lokalizace proteinů, jejich enzymatických vlastností a jejich interakce s ligandy." To bylo také příbuzné procesům buněčné diferenciace a vývoji organismů.

Ve světle evoluce se zdá, že je to důležitý mechanismus změny, protože bylo zjištěno, že vysoký podíl vyšších eukaryotických organismů trpí vysokými událostmi alternativního sestřihu. Kromě toho hraje důležitou roli v diferenciaci druhů a ve vývoji genomu.

Alternativní sestřih a rakovina

Existují důkazy, že jakákoli chyba v těchto procesech může vést k abnormálnímu fungování buňky, což má závažné důsledky pro jednotlivce. V rámci těchto potenciálních patologií vyniká rakovina.

Proto byl navržen alternativní sestřih jako nový biologický marker pro tyto abnormální stavy v buňkách. Podobně, pokud dokážeme důkladně pochopit základ mechanismu, kterým se nemoc vyskytuje, můžeme pro ně navrhnout řešení.

Odkazy

  1. Berg, J. M., Stryer, L., & Tymoczko, J. L. (2007). Biochemie. Obrátil jsem se.
  2. De Conti, L., Baralle, M., & Buratti, E. (2013). Exon a intron definice v pre-mRNA sestřihu. Wiley Interdisciplinární recenze: RNA, 4(1), 49-60.
  3. Kelemen, O., Convertini, P., Zhang, Z., Wen, Y., Shen, M., Falaleeva, M., & Stamm, S. (2013). Funkce alternativního spojování. Gene, 514(1), 1-30.
  4. Lamond, A. (1993). Spliceosome. Biosays, 15(9), 595-603.
  5. Roy, B., Haupt, L. M., & Griffiths, L. R. (2013). Přehled: Alternativní sestřih (AS) genů jako přístup pro generování proteinové složitosti. Aktuální genomika, 14(3), 182-194.
  6. Vila-Perelló, M., & Muir, T. W. (2010). Biologické aplikace proteinového splétání. Buňka, 143(2), 191-200.
  7. Liu, J., Zhang, J., Huang, B., & Wang, X. (2015). Mechanismus alternativního sestřihu a jeho aplikace v diagnostice a léčbě leukémie. Chinese Journal of Laboratory Medicine, 38 (11), 730-732.