Spleising representerer en avgjørende prosess under transkripsjon i kjernen av eukaryoter, der modent mRNA kommer fra pre-mRNA. I denne prosessen fjernes introner som fremdeles er tilstede i pre-mRNA etter transkripsjon, og de gjenværende eksonene kombineres for å danne det endelige mRNA.
Hva er skjøting?
Det første trinnet inn gen uttrykk kalles transkripsjon. I denne prosessen syntetiseres RNA ved hjelp av DNA som mal. Det sentrale dogmet i molekylærbiologi er at strømmen av genetisk informasjon er fra informasjonsbæreren DNA til RNA til protein. Det første trinnet i gen uttrykk er transkripsjon. I denne prosessen syntetiseres RNA ved hjelp av DNA som mal. DNA er bæreren av genetisk informasjon, som lagres der ved hjelp av en kode bestående av de fire baser adenin, tymin, guanin og cytosin. Under transkripsjon leser RNA-polymeraseproteinkomplekset DNA-basesekvensen og produserer det tilsvarende "pre-messenger RNA" (kort fortalt pre-mRNA). I denne prosessen blir uracil alltid satt inn i stedet for tymin. Gener er sammensatt av eksoner og introner. Eksoner er de delene av genetisk materiale som faktisk koder for genetisk informasjon. Introns representerer derimot ikke-kodende seksjoner i a gen. Genene som er lagret på DNA er dermed ispedd lange segmenter som ikke tilsvarer aminosyrer i det senere proteinet og ikke bidra til oversettelse. Et gen kan ha opptil 60 introner, med lengder mellom 35 og 100,000 nukleotider. I gjennomsnitt er disse intronene ti ganger lengre enn exons. Pre-mRNA dannet i første trinn av transkripsjon, også ofte referert til som umoden mRNA, inneholder fortsatt både eksoner og introner. Det er her prosessen med skjøting begynner. Intronene må fjernes fra pre-mRNA og de resterende eksonene må kobles sammen. Først da kan modent mRNA forlate kjernen og sette i gang oversettelse. Spleising utføres for det meste ved hjelp av spleisosomet. Dette er sammensatt av fem snRNPer (små kjernefysiske ribonukleoproteinpartikler). Hver av disse snRNP-ene består av et snRNA og proteiner. Noen andre proteiner som ikke er en del av snRNPene, er også en del av spliceosome. Spliceosomes er delt inn i major og minor spliceosome. Major spliceosome prosesser mer enn 95% av alle menneskelige introner, og mindre spliceosome håndterer hovedsakelig ATAC introner. For å forklare spleising ble Richard John Roberts og Phillip A. Sharp tildelt Nobelprisen i medisin i 1993. For sin forskning på alternativ spleising og den katalytiske virkningen av RNA mottok Thomas R. Cech og Sidney Altman Nobelprisen i kjemi i 1989 .
Funksjon og oppgave
I prosessen med skjøting dannes spliceosomet på nytt hver gang fra sine individuelle deler. Hos pattedyr festes snRNP U1 først til 5'-spleisningsstedet og initierer dannelsen av resten av spleisosomet. SnRNP U2 binder seg til forgreningsstedet til intronen. Etter dette binder også tri-snRNP. Spliceosomet katalyserer spleisningsreaksjonen ved to påfølgende transesterifiseringer. I den første delen av reaksjonen, an oksygen atom fra 2'-OH-gruppen i en adenosin fra “grenpunktssekvensen” (BPS) angriper a fosfor atom av en fosfodiesterbinding i 5′-spleisningsstedet. Dette frigjør 5′-exon og intron sirkulerer. De oksygen atom av den nå frie 3'-OH-gruppen av 5'-exon binder seg nå til 3'-spleisningsstedet, forbinder de to eksonene og frigjør intronet. Intronet bringes derved inn i en schligen-formet konformasjon, kalt lariat, som deretter blir nedbrutt. I motsetning til dette spiller spleisosomer ingen rolle i autokatalytisk spleising (selvspleising). Her er intronene ekskludert fra oversettelse av den sekundære strukturen til selve RNA. Enzymatisk spleising av tRNA (transfer RNA) forekommer i eukaryoter og archeae, men ikke i bakterie. Prosessen med skjøting må skje med ekstrem presisjon nøyaktig ved ekson-intron-grensen, siden et avvik med bare et enkelt nukleotid ville føre til feil koding av aminosyrer og dermed til dannelsen av helt annerledes proteiner. Spleising av et pre-mRNA kan variere på grunn av miljøpåvirkning eller vevstype. Dette betyr at forskjellige proteiner kan dannes fra samme DNA-sekvens og dermed samme pre-mRNA. Denne prosessen kalles alternativ spleising. En menneskelig celle inneholder omtrent 20,000 30 gener, men er i stand til å danne flere hundre tusen proteiner på grunn av alternativ spleising. Omtrent XNUMX% av alle menneskelige gener viser alternativ spleising. Spleising har spilt en viktig rolle i løpet av evolusjonen. Eksoner koder ofte for enkeltdomener av proteiner, som kan kombineres på forskjellige måter. Dette betyr at et stort utvalg av proteiner med helt forskjellige funksjoner kan genereres fra bare noen få eksoner. Denne prosessen kalles exon-shuffling.
Sykdommer og lidelser
Noen arvelige sykdommer kan oppstå i nær tilknytning til skjøting. Mutasjoner i ikke-kodende introner gjør det normalt ikke føre til mangler i proteindannelse. Men hvis en mutasjon oppstår i en del av et intron som er viktig for reguleringen av skjøting, kan dette føre til mangelfull skjøting av pre-mRNA. Det resulterende modne mRNA koder deretter for defekte eller i verste fall skadelige proteiner. Dette er for eksempel tilfellet i noen typer beta-talassemi, en arvelig anemi. Andre representanter for sykdommer som oppstår på denne måten inkluderer Ehlers-Danlos syndrom (EDS) type II og spinal muskelatrofi.
