SKARVNING (GENETIK): VAD DEN BESTÅR AV, TYPER - BIOLOGI - 2025

Den skarvning eller process skarvning RNA, är ett fenomen som inträffar i eukaryotiska organismer efter transkription av DNA till RNA och innebär avlägsnande av introner av en gen, stöd exoner. Det anses nödvändigt i genuttryck.

Det sker genom händelser av eliminering av fosfodiesterbindningen mellan exoner och introner och efterföljande sammanslagning av bindningen mellan exoner. Skarvning sker i alla typer av RNA, men det är mer relevant i messenger-RNA-molekylen. Det kan också förekomma i DNA och proteinmolekyler.

Källa: Av BCSteve, från Wikimedia Commons

Det kan vara så att när exoner monteras genomgår de ett arrangemang eller någon typ av förändring. Denna händelse kallas alternativ skarvning och har viktiga biologiska konsekvenser.

Vad består det av?

En gen är en DNA-sekvens med den information som är nödvändig för att uttrycka en fenotyp. Genbegreppet är inte strikt begränsat till DNA-sekvenser som uttrycks som proteiner.

Det centrala "dogmet" i biologi involverar processen att transkribera DNA till en mellanliggande molekyl, messenger RNA. Detta översätts i sin tur till proteiner med hjälp av ribosomer.

I eukaryota organismer avbryts emellertid dessa långa gensekvenser av en typ av sekvens som inte är nödvändig för genen i fråga: introner. För att messenger-RNA ska översättas effektivt måste dessa introner tas bort.

RNA-skarvning är en mekanism som involverar olika kemiska reaktioner som används för att ta bort element som stör störningen av en viss gen. Elementen som bevaras kallas exoner.

Där händer det?

Splissosomen är ett enormt proteinkomplex som katalyserar skarvningsstegen. Det består av fem typer av små nukleära RNA: er, U1, U2, U4, U5 och U6, samt en serie proteiner.

Det spekuleras att skarvningen deltar i vikningen av pre-mRNA för att anpassa den korrekt till de två regionerna där skarvningsprocessen kommer att ske.

Detta komplex kan känna igen den konsensussekvens som de flesta introner har nära deras 5 'och 3' ändar. Det bör noteras att gener har hittats i Metazoans som inte har dessa sekvenser och använder en annan grupp av små nukleära RNA för deras erkännande.

typer

I litteraturen används termen skarvning vanligtvis på processen som involverar messenger-RNA. Det finns emellertid olika skarvningsprocesser som förekommer i andra viktiga biomolekyler.

Proteiner kan också genomgå skarvning, i det här fallet är det en aminosyrasekvens som tas bort från molekylen.

Fragmentet som tas bort kallas "intein". Denna process sker naturligt i organismer. Molekylärbiologi har lyckats skapa olika tekniker med hjälp av denna princip som involverar manipulation av proteiner.

På samma sätt sker skarvning också på DNA-nivån. Således kan två DNA-molekyler som tidigare separerats förenas med hjälp av kovalenta bindningar.

Typer av RNA-skarvning

Å andra sidan, beroende på typen av RNA, finns det olika kemiska strategier där genen kan bli av med introner. Särskilt skarvning av pre-mRNA är en komplicerad process, eftersom det involverar en serie steg katalyserad av spliceosomen. Kemiskt sker processen genom transesterifieringsreaktioner.

I jäst, till exempel, börjar processen med klyvningen av 5'-regionen vid igenkänningsstället, intron-exon "slingan" bildas genom en 2'-5 'fosfodiesterbindning. Processen fortsätter med bildandet av ett gap i 3'-regionen och slutligen förenas de två exonerna.

Vissa av intronerna som stör störande kärn- och mitokondriella gener kan splitsas utan behov av enzymer eller energi, men genom transesterifieringsreaktioner. Detta fenomen observerades i Tetrahymena thermophila-organismen.

Däremot hör de flesta kärngener till gruppen introner som behöver maskiner för att katalysera borttagningsprocessen.

Alternativ skarvning

Hos människor har det rapporterats att det finns cirka 90 000 olika proteiner och man trodde tidigare att det måste finnas ett identiskt antal gener.

Med ankomsten av ny teknik och det mänskliga genomprojektet var det möjligt att dra slutsatsen att vi bara har cirka 25 000 gener. Så hur är det möjligt att vi har så mycket protein?

Exonerna får inte samlas i samma ordning som de transkriberades till RNA, men de kan ordnas genom att man skapar nya kombinationer. Detta fenomen kallas alternativ skarvning. Av denna anledning kan en enda transkriven gen producera mer än en typ av protein.

Denna inkongruitet mellan antalet proteiner och antalet gener klargjordes 1978 av forskaren Gilbert och lämnade det traditionella begreppet "för en gen finns det ett protein".

Källa: Av National Human Genome Research Institute (http://www.genome.gov/Images/EdKit/bio2j_large.gif), via Wikimedia Commons

Funktioner

För Kelemen et al. (2013) "är en av funktionerna för denna händelse att öka mångfalden av messenger-RNA, förutom att reglera förhållandena mellan proteiner, mellan proteiner och nukleinsyror och mellan proteiner och membran."

Enligt dessa författare är "alternativ skarvning ansvarig för att reglera placeringen av proteiner, deras enzymatiska egenskaper och deras interaktion med ligander". Det har också varit relaterat till processerna för celldifferentiering och utvecklingen av organismer.

Mot bakgrund av evolutionen verkar det vara en viktig mekanism för förändring, eftersom en hög andel högre eukaryota organismer har visat sig drabbas av höga händelser av alternativ skarvning. Förutom att spela en viktig roll i differentieringen av arter och i utvecklingen av genomet.

Alternativ skarvning och cancer

Det finns bevis för att alla fel i dessa processer kan leda till en onormal funktion av cellen, vilket kan ge allvarliga konsekvenser för individen. Bland dessa potentiella patologier skiljer sig cancer ut.

Av denna anledning har alternativ skarvning föreslagits som en ny biologisk markör för dessa onormala tillstånd i celler. På samma sätt, om det är möjligt att fullt ut förstå grunden för mekanismen genom vilken sjukdomen inträffar, kan lösningar för dem föreslås.

referenser

1. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biokemi. Jag vänt.
2. De Conti, L., Baralle, M., & Buratti, E. (2013). Exon och intron definition vid pre-mRNA skarvning. Wiley Interdisciplinary Reviews: RNA, 4 (1), 49–60.
3. Kelemen, O., Convertini, P., Zhang, Z., Wen, Y., Shen, M., Falaleeva, M., & Stamm, S. (2013). Funktion av alternativ skarvning. Gen, 514 (1), 1–30.
4. Lamond, A. (1993) Spliceosomen. Bioessays, 15 (9), 595-603.
5. Roy, B., Haupt, LM, & Griffiths, LR (2013). Granskning: Alternativ skarvning (AS) av gener som en metod för att generera proteinkomplexitet. Current Genomics, 14 (3), 182–194.
6. Vila - Perelló, M., & Muir, TW (2010). Biologiska tillämpningar av proteinsplitsning. Cell, 143 (2), 191-200.
7. Liu, J., Zhang, J., Huang, B., & Wang, X. (2015). Mekanism för alternativ skarvning och dess tillämpning vid diagnos och behandling av leukemi. Chinese Journal of Laboratory Medicine, 38 (11), 730–732.