Splice

Det Splice repræsenterer en afgørende proces under transkription i cellekernen i eukaryoter, hvor det modne mRNA kommer ud fra pre-mRNA. Introner, der stadig er indeholdt i præ-mRNA efter transkription, fjernes, og de resterende eksoner kombineres for at danne det færdige mRNA.

Hvad er splejsning

Det centrale dogme i molekylærbiologi siger, at strømmen af ​​genetisk information finder sted fra informationsbærer-DNA via RNA til proteinet. Det første trin i genekspression er det, der kaldes transkription. RNA syntetiseres under anvendelse af DNA som en skabelon. DNA'et er bærer af den genetiske information, der opbevares der ved hjælp af en kode, der består af de fire baser adener, thymin, guanin og cytosin. RNA-polymeraseproteinkomplekset aflæser DNA-basesekvensen under transkription og producerer det tilsvarende "pre-messenger RNA" (pre-mRNA kort). I stedet for thymin er uracil altid inkorporeret.

Gener består af eksoner og introner. Eksoner er de dele af genomet, der faktisk koder for genetisk information. I modsætning hertil repræsenterer introner ikke-kodende sektioner i et gen. Generne, der er lagret på DNA'et, krydses af lange sektioner, som ikke svarer til nogen aminosyrer i det senere protein og ikke bidrager til translation.

Et gen kan have op til 60 introner med en længde mellem 35 og 100.000 nukleotider. I gennemsnit er disse introner ti gange længere end eksoner. Det præ-mRNA, der blev produceret i det første transkriptionstrin, også ofte benævnt umoden mRNA, indeholder stadig både exoner og introner. Det er her splejsningsprocessen begynder.

Intronerne skal fjernes fra pre-mRNA, og de resterende eksoner skal kobles sammen. Først da kan det modne mRNA forlade cellekernen og initiere translation.

Splejsning udføres for det meste ved hjælp af spliceosomet (tysk: spliceosome). Dette består af fem snRNP'er (små nukleare ribonucleoproteinpartikler). Hver af disse snRNP'er består af et snRNA og proteiner. Nogle andre proteiner, der ikke er en del af snRNP'erne, er også en del af splejsosomet. Spliceosomer er opdelt i større og mindre spliceosomer. Den største spliceosom behandler over 95% af alle menneskelige introner, den mindre spliceosom håndterer hovedsageligt ATAC-introner.

For forklaringen på splejsning blev Richard John Roberts og Phillip A. Sharp tildelt Nobelprisen i medicin i 1993. Thomas R. Cech og Sidney Altman modtog Nobelprisen i kemi i 1989 for deres forskning på alternativ splejsning og den katalytiske effekt af RNA.

Funktion & opgave

Under splejsningsprocessen dannes spliceosomet på ny ud fra dets individuelle dele. Hos pattedyr binder snRNP U1 sig først til 5'-splejsningsstedet og initierer dannelsen af ​​det resterende splejsosom. SnRNP U2 binder til intronets forgreningspunkt. Derefter binder også tri-snRNP.

Splejsosomet katalyserer splejsningsreaktionen ved hjælp af to på hinanden følgende transesterificeringer. I den første del af reaktionen angriber et oxygenatom fra 2'-OH-gruppen af ​​et adenosin fra "grenpunktssekvensen" (BPS) et fosforatom af en phosphodiesterbinding i 5'-splejsningsstedet. Dette frigiver 5 'exon og cirkulerer intronet. Oxygenet i den nu frie 3'-OH-gruppe i 5'-exon binder nu til 3'-splejsningsstedet, som et resultat af hvilket de to eksoner er forbundet og intronet frigives. Intronet bringes ind i en strømlinet konformation, kaldet lariat, som derefter nedbrydes.

I modsætning hertil spiller spliceosomer ikke en rolle i selv-splejsning. Her udelukkes intronerne fra oversættelse af RNA's sekundære struktur. Den enzymatiske splejsning af tRNA (transfer RNA) forekommer i eukaryoter og archeae, men ikke i bakterier.

Splejsningsprocessen skal finde sted med den største præcision ved exon-intron-grænsen, da en afvigelse med kun et enkelt nukleotid ville føre til forkert kodning af aminosyrer og dermed til dannelsen af ​​helt forskellige proteiner.

Splejsningen af ​​et præ-mRNA kan vise sig forskelligt på grund af miljøpåvirkninger eller vævstype. Dette betyder, at forskellige proteiner kan dannes ud fra den samme DNA-sekvens og dermed den samme pre-mRNA. Denne proces er kendt som alternativ splejsning. En menneskelig celle indeholder omkring 20.000 gener, men er i stand til at producere flere hundrede tusinde proteiner på grund af alternativ splejsning. Cirka 30% af alle menneskelige gener har alternativ splejsning.

Splejsning har spillet en stor rolle i udviklingen. Eksoner koder ofte for individuelle domæner af proteiner, som kan kombineres med hinanden på forskellige måder. Dette betyder, at et stort udvalg af proteiner med helt forskellige funktioner kan fremstilles ud fra få exoner. Denne proces kaldes exon shuffling.

Sygdomme og lidelser

Nogle arvelige sygdomme kan være tæt knyttet til splejsning. Mutationer i de ikke-kodende introner fører normalt ikke til fejl i dannelsen af ​​proteiner. Hvis der imidlertid forekommer en mutation i en del af en intron, som er vigtig for reguleringen af ​​splejsning, kan dette føre til defekt splejsning af pre-mRNA. Det resulterende modne mRNA koder derefter for defekte eller i værste tilfælde skadelige proteiner. Dette er f.eks. Tilfældet med nogle typer beta-thalassemia, en arvelig anæmi. Andre repræsentanter for sygdomme, der udvikler sig på denne måde, er for eksempel Ehlers-Danlos syndrom (EDS) type II og spinal muskelatrofi.