pletenica

pletenica predstavlja presudan proces tijekom transkripcije u staničnoj jezgri eukariota, tijekom kojeg zrela mRNA izlazi iz pre-mRNA. Introni koji su i dalje sadržani u pre-mRNA nakon transkripcije su uklonjeni, a preostali egzoni su kombinirani da tvore gotovu mRNA.

Što je spajanje

Središnja dogma molekularne biologije kaže da se protok genetske informacije odvija od DNK nositelja informacije preko RNA do proteina. Prvi korak u ekspresiji gena je ono što je poznato kao transkripcija. RNA se sintetizira pomoću DNA kao predloška. DNK je nositelj genetskih informacija, koji se tamo pohranjuju uz pomoć koda koji se sastoji od četiri baze adenina, timina, gvanina i citozina. Proteinski kompleks RNA polimeraze čita bazni slijed DNA tijekom transkripcije i stvara odgovarajuću RN pre-messengera (ukratko pre-mRNA). Umjesto timina, uvijek je uključen uracil.

Geni se sastoje od egzona i introna. Egzoni su oni dijelovi genoma koji zapravo kodiraju genetske informacije. Suprotno tome, introni predstavljaju nekodirajuće segmente unutar gena. Geni pohranjeni na DNK prolaze dugačkim odjeljcima koji ne odgovaraju nikakvim aminokiselinama u kasnijem proteinu i ne doprinose prevođenju.

Gen može imati do 60 introna, duljine između 35 i 100.000 nukleotida. U prosjeku su ti introni deset puta duži od egzona. Pre-mRNA proizvedena u prvom koraku transkripcije, koja se često naziva i nezrela mRNA, još uvijek sadrži i eksone i introne. Tu započinje proces spajanja.

Introni se moraju ukloniti iz pre-mRNA, a preostali egzoni moraju biti povezani. Tek tada zrela mRNA može napustiti stanično jezgro i započeti translaciju.

Spajanje se uglavnom vrši uz pomoć spliceosoma (njemački: spliceosome). Sastoji se od pet snRNP (malih nuklearnih ribonukleoproteinskih čestica). Svaki od ovih snRNP sastoji se od snRNA i proteina. Neki drugi proteini koji nisu dio snRNP također su dio spliceosoma. Spliceosomi se dijele na glavne i manje spliceosome. Glavni spliceosom procesira preko 95% svih ljudskih introna, a manji spliceosom uglavnom radi s ATAC intronsima.

Za objašnjenje spajanja, Richard John Roberts i Phillip A. Sharp su 1993. dobili Nobelovu nagradu za medicinu. Thomas R. Cech i Sidney Altman dobili su Nobelovu nagradu za kemiju 1989. za istraživanje alternativnog spajanja i katalitičkog učinka RNA.

Funkcija i zadatak

Tijekom postupka spajanja spojke iz svojih pojedinih dijelova iznova nastaje. Kod sisavaca se snRNP U1 prvo veže na mjesto spajanja 5 i inicira stvaranje preostalog spliceosoma. SnRNP U2 veže se na točku razgranavanja Introna. Potom se također veže tri-snRNP.

Spliceosom katalizira reakciju spajanja pomoću dvije uzastopne reakcije spajanja. U prvom dijelu reakcije, kisikov atom iz 2'-OH grupe adenozina iz "sekvence grane točke" (BPS) napada atom fosfora od fosfodiesterske veze na mjestu 5'-spajanja. To oslobađa 5 'egzona i kruži unutarnju. Atom kisika sada slobodne 3'-OH skupine 5'-egsona sada se veže za mjesto 3'-spajanja, pri čemu su dva egzona spojena i intron se oslobađa. Intro je doveden u pojednostavljenu konformaciju, zvanu lariat, koja se zatim razgrađuje.

Suprotno tome, spliceosomi ne igraju ulogu u samoiskripljivanju. Ovdje su introni isključeni iz prevođenja sekundarnom strukturom same RNA. Enzimsko spajanje tRNA (prijenosna RNA) javlja se u eukariotama i arheama, ali ne i u bakterijama.

Proces spajanja mora se odvijati s najvećom preciznošću na granici egzona-introna, jer bi odstupanje od samo jednog nukleotida dovelo do pogrešnog kodiranja aminokiselina, a time i do stvaranja potpuno različitih proteina.

Spajanje pre-mRNA može ispasti različito zbog utjecaja okoline ili vrste tkiva. To znači da se iz iste DNA sekvence mogu formirati različiti proteini, a time i ista pre-mRNA. Ovaj je postupak poznat i kao alternativno spajanje. Ljudska stanica sadrži oko 20 000 gena, ali je sposobna proizvesti nekoliko stotina tisuća proteina zahvaljujući alternativnom spajanju. Oko 30% svih ljudskih gena ima alternativno spajanje.

Spajanje je igralo veliku ulogu u evoluciji. Egzoni često kodiraju pojedinačne domene proteina, koji se mogu međusobno kombinirati na različite načine. To znači da se iz samo nekoliko egzona može proizvesti velik broj proteina s potpuno različitim funkcijama. Taj se postupak naziva miješanje egsona.

Bolesti i bolesti

Neke nasljedne bolesti mogu biti usko povezane sa spajanjem. Mutacije u nekodirajućim intronima obično ne dovode do pogreške u stvaranju proteina. Međutim, ako se dogodi mutacija u dijelu introna koji je važan za regulaciju spajanja, to može dovesti do neispravnog spajanja pre-mRNA. Dobivena zrela mRNA tada kodira neispravne ili, u najgorem slučaju, štetne proteine. To je slučaj, na primjer, s nekim vrstama beta-talasemije, nasljedne anemije. Ostali predstavnici bolesti koje se razvijaju na ovaj način su, na primjer, Ehlers-Danlos sindrom (EDS) tip II i spinalna mišićna atrofija.