А Сплайсинг и альтернативный сплайсинг в клетках, их значение для синтеза белков

Историческое введение:

Работа Шарпа и Робертса, опубликованная в 1977 году, показала, что гены высших организмов имеют «прерывистую» структуру: кодирующие отрезки гена перемежаются с некодирующей ДНК, которая не используется при экспрессии генов. «Прерывистая» структура гена была обнаружена, когда аденовирусная мРНК была гибридизована с фрагментами одиночной цепи ДНК. В результате выяснилось, что мРНК-участки этих гибридных двухцепочечных молекул мРНК-ДНК содержат 5'- и 3'-концы участков, не обладающие водородными связями. Более длинные отрезки ДНК при гибридизации закольцовывались и образовывали ответвления. Стало ясно, что эти закольцованные участки, содержащие «ненужные» последовательности, извлекаются из пре-мРНК в результате процесса, который и был назван «сплайсингом». Впоследствии было также выяснено, что прерывистая структура крайне широко распространена у эукариотических генов.

Сплайсинг(от англ. splice-соединять, сращивать) - удаление из молекулы РНК нитронов (участков РНК, которые практически не несут генетической информации) и соединение оставшихся участков, несущих генетическую информацию (экзонов), в одну молекулу. Катализируется сплайсосомой – комплексом белков и РНК. (по презентации)

94% человеческих генов подвергаются альтернативному сплайсингу, причем в разных тканях производятся разные наборы белков. Благодаря этому разнообразие белков в организме млекопитающих значительно выше, чем у низших животных, хотя количество генов у тех и других примерно одинаково.

В остальных 6% генов Ч. просто нет интронов! Интроны – не просто разделители экзонов, а регуляторные участки, в которых зашифрованы инструкции по считыванию экзонов!

Если сплайсинг – еще одна возможность регуляции синтеза белков, то перетасовка экзонов при альтернативном сплайсинге (чаще добавление новых участков к старым) для выработки новых белковых продуктов – важнейшее приобретение в ходе эволюции эукариот

Сплайсинг - один из этапов образования функционально активных молекул РНК (процессинг РНК) из их предшественников[1], который осуществляется после завершения транскрипции (синтез РНК на ДНК-матрице). В результате удаления каждого интрона[2] происходит разрыв двух фосфодиэфирных связей с последующим образованием одной новой.

Механизмы сплайсинга у различных классов РНК различаются между собой. Для всех них характерна точность удаления интронов и соединения экзонов[3].

Сплайсинг^{Википедия} (от англ. splice — сращивать или склеивать концы чего-либо) — процесс вырезания определенных нуклеотидных последовательностей из молекул РНК и соединения последовательностей, сохраняющихся в «зрелой» молекуле, в ходе процессинга РНК. Наиболее часто этот процесс встречается при созревании матричной, или информационной, РНК (мРНК) у эукариот, при этом путём биохимических реакций с участием РНК и белков из мРНК удаляются участки, не кодирующие белок (интроны) и соединяются друг с другом кодирующие аминокислотную последовательность участки — экзоны. Таким образом незрелая пре-мРНК превращается в зрелую мРНК, с которой считываются (транслируются) белки клетки. Большинство генов прокариот, кодирующих белки, не имеют интронов, поэтому у них сплайсинг пре-мРНК встречается редко. У представителей эукариот, бактерий и архей встречается также сплайсинг транспортных РНК (тРНК) и других некодирующих РНК.

Альтернативный сплайсинг^{Википедия} — процесс, позволяющий одному гену производить несколько мРНК и, соответственно, белков. Большинство генов в эукариотических геномах содержат экзоны и интроны. После транскрипции в процессе сплайсинга интроны удаляются из пре-мРНК. А вот экзон может включаться (или нет) в состав конечного транскрипта. Таким образом, с помощью альтернативного сплайсинга можно получить множество транскриптов, а, следовательно, и белков. Объединение различных сайтов сплайсинга позволяет индивидуальным генам экспрессировать множество мРНК, которые кодируют белки, порой, с антагонистическими функциями. Экзон одного варианта сплайсинга может оказаться интроном в альтернативном пути. Разные варианты сплайсинга могут приводить к образованию разных изоформ одного и того же белка. Например, ген тропонина состоит из 18 экзонов и кодирует многочисленные изоформы этого мышечного белка. Разные изоформы тропонина образуются в разных тканях и на определенных стадиях их развития.

Сущность альтернативного сплайсинга заключается в том, что в результате посттранскрипционного процессинга предшественника мРНК, из которого в результате сплайсинга вырезаются некодирующие последовательности нуклеотидов, соответствующие интронам транскрибированного гена, образуются зрелые мРНК, различающиеся по своей первичной структуре. В результате в разных клетках из одного и того же предшественника получаются молекулы зрелых мРНК, которые объединяют в различных комбинациях последовательности экзонов транскрибированного гена.