Sambung

The Sambung mewakili proses penting semasa transkripsi dalam inti eukariota, di mana mRNA matang muncul dari pra-mRNA. Intron yang masih terkandung dalam pra-mRNA setelah transkripsi dikeluarkan dan baki ekson digabungkan untuk membentuk mRNA yang sudah siap.

Apa yang menyambung

Dogma pusat biologi molekul menyatakan bahawa aliran maklumat genetik berlaku dari DNA pembawa maklumat melalui RNA ke protein. Langkah pertama dalam ekspresi gen adalah apa yang dikenali sebagai transkripsi. RNA disintesis menggunakan DNA sebagai templat. DNA adalah pembawa maklumat genetik, yang disimpan di sana dengan bantuan kod yang terdiri daripada empat asas aden, timin, guanin dan sitosin. Kompleks protein RNA polimerase membaca urutan asas DNA semasa transkripsi dan menghasilkan "RNA pra-utusan" yang sesuai (singkatnya pra-mRNA). Daripada timin, uracil selalu digabungkan.

Gen terdiri daripada ekson dan intron. Exon adalah bahagian genom yang sebenarnya menyandikan maklumat genetik. Sebaliknya, intron mewakili bahagian bukan pengekodan dalam gen. Gen yang tersimpan di DNA dilintasi oleh bahagian panjang yang tidak sesuai dengan sebarang asid amino dalam protein kemudian dan tidak menyumbang kepada terjemahan.

Gen boleh mempunyai hingga 60 intron, dengan panjang antara 35 dan 100,000 nukleotida. Rata-rata, intron ini sepuluh kali lebih lama daripada ekson. Pra-mRNA yang dihasilkan pada langkah pertama transkripsi, juga sering disebut sebagai mRNA belum matang, masih mengandungi ekson dan intron. Di sinilah proses penyambungan bermula.

Intron mesti dikeluarkan dari pra-mRNA dan selebihnya ekson mesti dihubungkan bersama. Barulah mRNA matang dapat meninggalkan inti sel dan memulakan terjemahan.

Penyambungan kebanyakannya dilakukan dengan bantuan spliceosome (Jerman: spliceosome). Ini terdiri daripada lima snRNP (zarah ribonukleoprotein nuklear kecil). Setiap snRNP ini terdiri daripada snRNA dan protein. Beberapa protein lain yang bukan merupakan bahagian dari snRNP juga merupakan bahagian dari spliceosome. Spliceosomes dibahagikan kepada spliceosomes utama dan minor. Spliceosome utama memproses lebih dari 95% dari semua intron manusia, spliceosom minor terutama menangani intron ATAC.

Untuk penjelasan mengenai penyambungan, Richard John Roberts dan Phillip A. Sharp dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Perubatan pada tahun 1993. Thomas R. Cech dan Sidney Altman menerima Hadiah Nobel dalam Kimia pada tahun 1989 untuk penyelidikan mereka mengenai penyambungan alternatif dan kesan pemangkin RNA.

Fungsi & tugas

Semasa proses penyambungan, spliceosome terbentuk semula dari bahagian-bahagiannya. Pada mamalia, snRNP U1 pertama kali melekatkan dirinya ke laman sambatan 5'dan memulakan pembentukan spliceosome yang tersisa. SnRNP U2 mengikat pada titik bercabang intron. Di samping itu juga mengikat tri-snRNP.

Spliceosome memangkinkan reaksi splicing dengan dua transesterifikasi berturut-turut. Pada bahagian pertama reaksi, atom oksigen dari kumpulan 2'-OH adenosin dari "urutan titik cabang" (BPS) menyerang atom fosfor dari ikatan fosfodiester di tapak sambatan 5'. Ini melepaskan ekson 5 'dan mengedarkan intron. Atom oksigen dari kumpulan 3'-OH yang sekarang bebas dari 5'-ekson kini mengikat ke tapak sambatan 3', di mana kedua-dua ekson tersebut dihubungkan dan intron dilepaskan. Intron dibawa ke konformasi yang diselaraskan, disebut larutan, yang kemudian dipecah.

Berbeza dengan ini, spliceosomes tidak berperanan dalam penyambungan diri. Di sini intron dikecualikan daripada terjemahan oleh struktur sekunder RNA itu sendiri. Penyambungan enzimatik tRNA (transfer RNA) berlaku pada eukariota dan archeae, tetapi tidak pada bakteria.

Proses penyambungan mesti dilakukan dengan ketepatan yang melampau tepat di sempadan exon-intron, kerana penyimpangan hanya dengan satu nukleotida akan menyebabkan pengekodan asid amino yang salah dan dengan itu pembentukan protein yang sama sekali berbeza.

Penyambungan pra-mRNA boleh berubah secara berbeza kerana pengaruh persekitaran atau jenis tisu. Ini bermaksud protein yang berlainan dapat terbentuk dari urutan DNA yang sama dan dengan itu pra-mRNA yang sama. Proses ini dikenali sebagai penyambungan alternatif. Sel manusia mengandungi sekitar 20,000 gen, tetapi mampu menghasilkan beberapa ratus ribu protein kerana penyambungan alternatif. Kira-kira 30% daripada semua gen manusia mempunyai penyambungan alternatif.

Penyambungan telah memainkan peranan utama dalam evolusi. Exon sering menyandikan domain protein individu, yang dapat digabungkan antara satu sama lain dengan cara yang berbeza. Ini bermaksud bahawa sebilangan besar protein dengan fungsi yang sama sekali berbeza dapat dihasilkan hanya dari beberapa ekson. Proses ini dinamakan shuffling exon.

Penyakit & penyakit

Beberapa penyakit keturunan boleh berkait rapat dengan penyambungan. Mutasi pada intron bukan pengekod biasanya tidak menyebabkan kesalahan dalam pembentukan protein. Namun, jika terjadi mutasi pada bahagian intron yang penting untuk pengaturan penyambungan, ini dapat menyebabkan penyambungan pra-mRNA yang salah. MRNA matang yang dihasilkan kemudian mengekod protein yang rosak atau, dalam kes yang paling teruk, berbahaya. Ini berlaku, misalnya, dengan beberapa jenis beta-talasemia, anemia yang diwarisi. Wakil penyakit lain yang berkembang dengan cara ini, misalnya, sindrom Ehlers-Danlos (EDS) jenis II dan atrofi otot tulang belakang.