SPLICING (GENETICĂ): DIN CE CONSTĂ, TIPURI - BIOLOGIE - 2025

Despicare sau proces despicare ARN, este un fenomen care are loc în organisme eucariote , după transcripția ADN - ului pentru a ARN - ului și implică îndepărtarea intronilor a unei gene, reținere exoni. Este considerat esențial în expresia genelor.

Apare prin evenimente de eliminare a legăturii fosfodiester între exoni și introni și unirea ulterioară a legăturii dintre exoni. Splicing apare în toate tipurile de ARN, cu toate acestea este mai relevant în molecula ARN mesager. Poate apărea și în moleculele de ADN și proteine.

Sursa: De BCSteve, de la Wikimedia Commons

S-ar putea ca atunci când sunt adunați exoni, aceștia suferă un aranjament sau orice fel de schimbare. Acest eveniment este cunoscut sub numele de splicing alternativ și are consecințe biologice importante.

În ce constă?

O genă este o secvență ADN cu informațiile necesare pentru a exprima un fenotip. Conceptul de genă nu se limitează strict la secvențele de ADN care sunt exprimate sub formă de proteine.

„Dogma” centrală a biologiei implică procesul de transcriere a ADN-ului într-o moleculă intermediară, ARN mesager. La rândul său, acest lucru este tradus în proteine ​​cu ajutorul ribozomilor.

Cu toate acestea, în organismele eucariote, aceste secvențe de gene lungi sunt întrerupte de un tip de secvență care nu este necesară pentru gena în cauză: intronii. Pentru ca ARN-ul de mesagerie să poată fi tradus eficient, acești introni trebuie eliminați.

Splicing ARN este un mecanism care implică diverse reacții chimice utilizate pentru a elimina elementele care perturbă secvența unei anumite gene. Elementele care sunt conservate se numesc exoni.

Unde se întâmplă?

Spliceozomul este un complex proteic imens care catalizează etapele de împletire. Este format din cinci tipuri de ARN-uri nucleare mici numite U1, U2, U4, U5 și U6, precum și o serie de proteine.

Se speculează că splicingul ia parte la plierea pre-mRNA pentru a-l alinia corect cu cele două regiuni în care se va produce procesul de splicing.

Acest complex este capabil să recunoască succesiunea consensului pe care majoritatea intronilor o au aproape de capetele lor 5 'și 3'. Trebuie menționat că s-au găsit gene în metazoane care nu au aceste secvențe și folosesc un alt grup de ARN-uri nucleare mici pentru recunoașterea lor.

Tipuri

În literatura de specialitate, termenul de splicing este de obicei aplicat procesului care implică ARN mesager. Cu toate acestea, există diferite procese de împletire care apar în alte biomolecule importante.

Proteinele pot fi supuse și prin splicing, în acest caz este o secvență de aminoacizi care este eliminată din moleculă.

Fragmentul eliminat se numește "intein". Acest proces are loc în mod natural în organisme. Biologia moleculară a reușit să creeze diverse tehnici folosind acest principiu care implică manipularea proteinelor.

În mod similar, splicing apare și la nivelul ADN-ului. Astfel, două molecule de ADN care au fost anterior separate, sunt capabile să fie unite cu ajutorul legăturilor covalente.

Tipuri de splicing ARN

Pe de altă parte, în funcție de tipul ARN, există diferite strategii chimice în care gena poate scăpa de introni. Splicingul în special al ARNm pre-este un proces complicat, deoarece implică o serie de etape catalizate de spliceozom. Chimic, procesul are loc prin reacții de transesterificare.

În drojdie, de exemplu, procesul începe cu clivarea regiunii 5 'la locul de recunoaștere, "bucla" intron-exon este formată printr-o legătură de fosfodiester 2'-5'. Procesul continuă cu formarea unui decalaj în regiunea 3 'și în final se produce unirea celor doi exoni.

Unele dintre intronii care perturbă genele nucleare și mitocondriale pot fi împletite fără a fi nevoie de enzime sau energie, ci prin reacții de transesterificare. Acest fenomen a fost observat în organismul Tetrahymena thermophila.

În schimb, majoritatea genelor nucleare aparțin grupului de introni care au nevoie de utilaje pentru a cataliza procesul de îndepărtare.

Splicing alternativ

La oameni s-a raportat că există aproximativ 90.000 de proteine ​​diferite și s-a crezut anterior că trebuie să existe un număr identic de gene.

Odată cu sosirea noilor tehnologii și a proiectului genomului uman, s-a ajuns la concluzia că deținem doar aproximativ 25.000 de gene. Deci, cum este posibil să avem atât de multe proteine?

Exoanele nu pot fi asamblate în aceeași ordine în care au fost transcrise în ARN, dar pot fi aranjate prin stabilirea de noi combinații. Acest fenomen este cunoscut sub numele de splicing alternativ. Din acest motiv, o singură genă transcrisă poate produce mai mult de un tip de proteine.

Această incongruență între numărul de proteine ​​și numărul de gene a fost elucidată în 1978 de cercetătorul Gilbert, lăsând în urmă conceptul tradițional de „pentru o genă există o proteină”.

Sursa: De Institutul Național de Cercetare a Genomului Uman (http://www.genome.gov/Images/EdKit/bio2j_large.gif), prin Wikimedia Commons

Caracteristici

Pentru Kelemen și colab. (2013) „una dintre funcțiile acestui eveniment este creșterea diversității ARN-urilor mesagerilor, pe lângă reglarea relațiilor dintre proteine, între proteine ​​și acizi nucleici și între proteine ​​și membrane”.

Conform acestor autori, „splicingul alternativ este responsabil pentru reglarea locației proteinelor, a proprietăților enzimatice și a interacțiunii lor cu liganzii”. De asemenea, a fost legată de procesele de diferențiere a celulelor și de dezvoltarea organismelor.

În lumina evoluției, se pare că este un mecanism important de schimbare, deoarece s-a constatat că o proporție mare de organisme eucariote superioare suferă evenimente înalte de splicing alternativ. Pe lângă faptul că joacă un rol important în diferențierea speciilor și în evoluția genomului.

Splicing alternativ și cancer

Există dovezi că orice eroare în aceste procese poate duce la o funcționare anormală a celulei, producând consecințe grave pentru individ. Printre aceste patologii potențiale, cancerul iese în evidență.

Din acest motiv, splicingul alternativ a fost propus ca un nou marker biologic pentru aceste afecțiuni anormale în celule. De asemenea, dacă se poate înțelege pe deplin baza mecanismului prin care apare boala, s-ar putea propune soluții pentru acestea.

Referințe

1. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biochimie. Am inversat.
2. De Conti, L., Baralle, M., & Buratti, E. (2013). Definiția exonului și intronului în splicingul pre-mRNA. Wiley Recenzii interdisciplinare: ARN, 4 (1), 49–60.
3. Kelemen, O., Convertini, P., Zhang, Z., Wen, Y., Shen, M., Falaleeva, M., & Stamm, S. (2013). Funcția de splicing alternativ. Gene, 514 (1), 1-30.
4. Lamond, A. (1993) .Spliceozomul. Bioessays, 15 (9), 595-603.
5. Roy, B., Haupt, LM, & Griffiths, LR (2013). Recenzie: Splicing alternativ (AS) al genelor ca o abordare pentru generarea complexității proteice. Genomica actuală, 14 (3), 182–194.
6. Vila - Perelló, M., & Muir, TW (2010). Aplicații biologice ale împletirii proteinelor. Celulă, 143 (2), 191-200.
7. Liu, J., Zhang, J., Huang, B., & Wang, X. (2015). Mecanismul de splicing alternativ și aplicarea lui în diagnosticul și tratamentul leucemiei. Revista Chineză de Medicină de Laborator, 38 (11), 730–732.