Zostrih predstavuje rozhodujúci proces počas transkripcie v jadre eukaryotov, pri ktorom z pre-mRNA vychádza zrelá mRNA. V tomto procese sa intróny, ktoré sú po transkripcii stále prítomné v pre-mRNA, odstránia a zvyšné exóny sa spoja, aby vytvorili konečnú mRNA.
Čo je spájanie?
Prvý krok v gen výraz sa nazýva prepis. V tomto procese sa syntetizuje RNA s použitím DNA ako templátu. Ústrednou dogmou molekulárnej biológie je, že tok genetickej informácie je z informačného nosiča DNA na RNA k proteínu. Prvý krok v gen výraz je prepis. V tomto procese sa syntetizuje RNA s použitím DNA ako templátu. DNA je nosičom genetickej informácie, ktorá sa tam ukladá pomocou kódu pozostávajúceho zo štyroch základy adenín, tymín, guanín a cytozín. Počas transkripcie komplex RNA polymeráza-proteín číta základnú sekvenciu DNA a vytvára zodpovedajúcu „pre-messenger RNA“ (skrátene pre-mRNA). V tomto procese sa namiesto tymínu vždy zavádza uracil. Gény sú zložené z exónov a intrónov. Exóny sú tie časti genetického materiálu, ktoré skutočne kódujú genetickú informáciu. Introny na druhej strane predstavujú nekódujúce úseky v rámci a gen. Gény uložené v DNA sú tak rozptýlené dlhými segmentmi, ktoré nezodpovedajú aminokyseliny v neskoršej bielkovine a neprispievajú k prekladu. Gén môže mať až 60 intrónov s dĺžkami od 35 do 100,000 XNUMX nukleotidov. V priemere sú tieto intróny desaťkrát dlhšie ako exóny. Pre-mRNA vytvorená v prvom kroku transkripcie, tiež často označovaná ako nezrelá mRNA, stále obsahuje exóny aj intróny. Tu sa začína proces spájania. Intróny musia byť odstránené z pre-mRNA a zvyšné exóny musia byť spojené dohromady. Iba potom môže zrelá mRNA opustiť jadro a zahájiť transláciu. Spojovanie sa väčšinou vykonáva pomocou spliceozómu. Skladá sa z piatich snRNP (malé nukleárne ribonukleoproteínové častice). Každý z týchto snRNP pozostáva zo snRNA a proteíny, Niečo iné proteíny ktoré nie sú súčasťou snRNP, sú tiež súčasťou spliceozómu. Spliceozómy sa delia na hlavný a vedľajší spliceozóm. Hlavný spliceozóm spracováva viac ako 95% všetkých ľudských intrónov a menší spliceozóm manipuluje hlavne s intrónmi ATAC. Za vysvetlenie spájania boli Richardovi Johnovi Robertsovi a Phillipovi A. Sharpovi udelení Nobelovu cenu za medicínu v roku 1993. Za výskum alternatívneho zostrihu a katalytického pôsobenia RNA dostali Thomas R. Cech a Sidney Altman v roku 1989 Nobelovu cenu za chémiu. .
Funkcia a úloha
V procese spájania sa spliceozóm vytvára zakaždým znovu z jeho jednotlivých častí. U cicavcov sa snRNP U1 najskôr pripojí k miestu 5'-zostrihu a iniciuje tvorbu zvyšku spliceozómu. SnRNP U2 sa viaže na vetviace miesto intrónu. Potom sa viaže aj tri-snRNP. Spliceozóm katalyzuje zostrihovú reakciu dvoma po sebe nasledujúcimi transesterifikáciami. V prvej časti reakcie došlo k an kyslík atóm zo skupiny 2'-OH skupiny adenozín z útokov „odbočiek bodových sekvencií“ (BPS) a fosfor atóm fosfodiesterovej väzby v mieste 5'-zostrihu. Uvoľní sa 5'-exón a intrón cirkuluje. The kyslík atóm teraz voľnej 3'-OH skupiny 5'-exónu sa teraz viaže na miesto 3'-zostrihu, spája dva exóny a uvoľňuje intrón. Intrón sa tým privedie do schligenovitej konformácie, nazývanej lariat, ktorá sa následne degraduje. Naproti tomu spliceozómy nehrajú žiadnu úlohu pri autokatalytickom spájaní (samo-spájaní). Tu sú intróny vylúčené z translácie sekundárnou štruktúrou samotnej RNA. Enzymatické spájanie tRNA (prenosová RNA) sa vyskytuje u eukaryotov a archeae, ale nie u baktérie. Proces spájania musí prebiehať s extrémnou presnosťou presne na hranici exónu a intrónu, pretože odchýlka iba od jedného nukleotidu by viesť k nesprávnemu kódovaniu aminokyseliny a tým k formovaniu úplne iného proteíny. Zostrih pre-mRNA sa môže líšiť v dôsledku vplyvov prostredia alebo typu tkaniva. To znamená, že z tej istej sekvencie DNA, a teda z tej istej pre-mRNA, môžu byť tvorené rôzne proteíny. Tento proces sa nazýva alternatívne zostrih. Ľudská bunka obsahuje asi 20,000 30 génov, ale je schopná vytvoriť niekoľko stotisíc proteínov vďaka alternatívnemu zostrihu. Asi XNUMX% všetkých ľudských génov vykazuje alternatívne zostrihy. Spojovanie zohralo v priebehu evolúcie hlavnú úlohu. Exóny často kódujú jednotlivé domény proteínov, ktoré je možné kombinovať rôznymi spôsobmi. To znamená, že z niekoľkých exónov je možné generovať veľké množstvo proteínov s úplne odlišnými funkciami. Tento proces sa nazýva miešanie exónov.
Choroby a poruchy
Niektoré dedičné choroby môžu vzniknúť v úzkej súvislosti so spojením. Mutácie v nekódujúcich intrónoch nie sú normálne viesť k poruchám tvorby bielkovín. Ak však dôjde k mutácii v časti intrónu, ktorá je dôležitá pre reguláciu zostrihu, je to možné viesť k chybnému zostrihu pre-mRNA. Výsledná zrelá mRNA potom kóduje chybné alebo v najhoršom prípade škodlivé proteíny. To je napríklad prípad niektorých typov beta-thalassemia, dedičný anémia. Medzi ďalších predstaviteľov chorôb, ktoré vznikajú týmto spôsobom, patrí Ehlers-Danlosov syndróm (EDS) typu II a spinálna svalová atrofia.
