Сплайсинг: введение
Характерной особенностью эукариотических клеток является то, что первичный продукт транскрипции их структуных генов (пре-мРНК) подвергается ряду последуюших модификаций для получения функциональной матричной РНК . Из этих модификаций наиболее сложной и интересной является точное вырезание различных по длине внутренних участков ( интронов ) и сшивание оставшихся, несущих смысловую нагрузку для кодируемого белка - экзонов . Совокупность реакций, происходяших при этом называется сплайсингом . Этот процесс был обнаружен 1977 г.и получил название сплайсинга (от англ. splice - соединять концами). Удаление последовательностей интронов с помощью сплайсинга происходит в ядрах эукариот сразу после завершения синтеза пре- РНК. В сплайсинге участвуют рибонуклеопротеиновые (РНП)-частицы - малые ядерные РНП (мяРНП) , в состав которых входят мяРНК U1-U6 и многочисленные белки. РНП-частицы на стыках интронов и экзонов образуют функциональный комплекс, получивший название сплайсомы . Интроны предшественников тРНК у эукариот удаляются с участием более простого набора ферментов, а для вырезания некоторых интронов не требуется никаких дополнительных компонентов, кроме самих предшественников РНК. Последний процесс получил название аутосплайсинга (self-splicing) .
Разделяют две стадии этого процесса - разрыв 5' сайта сплайсинга с формированием лариата и разрыв 3' сайта сплайсинга со сшивкой экзонов, причем первая стадия всегда предшествует второй. Оба этапа сплайсинга имеют трансэстерификационный механизм . Реакция разрезания приводят к образованию 5' фосфата и 3' гидроксильной группы, требуют участия брэнч сайта и активного гуанозина .
Различают три типа пре-мРНК: группа I , группа II и ядерные пре-мРНК . Сплайсинг ядерных РНК, в отличие от аутосплайсинга происходит в сплайсосомах и требует участия специфических trans - факторов сплайсинга , производящих соответствующие конформационные и структурные изменения в РНК.
Эксперименты с мутантными РНК и регистрация значительного числа альтернативно-сплайсируемых РНК указыват на исключительное значение сплайсинга при процессинге для регуляции экспрессии генома.
На схеме стр. 92 изображен интрон, соединяющий два соседних экзона в предшественнике мРНК дрожжей. Такая же структура характерна и для пре-мРНК высших организмов. Места соединения интронов и экзонов, в которых происходит разрыв фосфодиэфирных связей пре-мРНК во время сплайсинга, в зависимости от их положения в интроне называют 5'- или 3'-концевыми сайтами сплайсинга. Полипиримидиновая последовательность (Py)n перед 3'- концевым сайтом сплайсинга существенна для правильного вырезания интронов. Остаток аденозина в консервативной последовательности нуклеотидов интрона, расположенный ближе к его 3'-концу, получил название точки разветвления (branch point) . Именно с этим аденозином ковалентно соединяется 5'-конец интрона, освобождающийся на первом этапе сплайсинга с образованием структуры типа "лассо" (lariat) . Первичная структура указанных сайтов мало консервативна в генах, кодирующих ядерные пре-мРНК, и может значительно варьировать даже у интронов одного и того же организма. В зависимости от механизма вырезания интронов и особенностей их пространственной структуры различают интроны групп I , II и III , интроны ядерных РНК , а также твинтроны - интроны, расположенные внутри интронов.
Смотрите также:
