Împletirea (genetica): din ce constă, tipuri
Splicingul sau îmbinarea ARN este un fenomen care apare în organismele eucariote după transcrierea ADN la ARN și implică îndepărtarea intronilor unei gene, păstrând exonii. Este considerată fundamentală în expresia genelor.
Apare prin evenimentele de eliminare a legăturii fosfodiestere dintre exoni și introni și legarea ulterioară a legăturii dintre exoni. Îmbinarea are loc în toate tipurile de ARN, cu toate acestea este mai relevantă în molecula de ARN mesager. Poate să apară și în moleculele de ADN și proteine.
Ele pot fi supuse unui aranjament sau oricărui tip de schimbare la asamblarea exonilor. Acest eveniment este cunoscut sub numele de splicing alternativ și are consecințe biologice importante.
Din ce constă?
O genă este o secvență ADN cu informațiile necesare pentru a exprima un fenotip. Conceptul de genă nu este restricționat strict la secvențele de ADN care sunt exprimate ca proteine.
"Dogma" centrală a biologiei implică procesul de transcriere a ADN-ului la o moleculă intermediară de mesager ARN. Aceasta, la rândul său, se traduce în proteine cu ajutorul ribozomilor.
Cu toate acestea, în organismele eucariote, aceste secvențe lungi de gene sunt întrerupte de un tip de secvență care nu este necesar pentru gena în cauză: intronii. Pentru ca ARN-ul mesager să fie tradus în mod eficient, acești introni trebuie eliminați.
Ansamblul ARN este un mecanism care implică mai multe reacții chimice folosite pentru a elimina elementele care întrerup secvența unei anumite gene. Elementele care sunt conservate se numesc exoni.
Unde se întâmplă?
Spiceozomul este un imens complex de proteine care este responsabil pentru catalizarea etapelor de splicing. Se compune din cinci tipuri de ARN nuclear mic numit U1, U2, U4, U5 și U6, în plus față de o serie de proteine.
Se speculează că spliceozomul participă la plierea ARN pre-mRNA pentru al alinia corect cu cele două regiuni în care va avea loc procesul de îmbinare.
Acest complex este capabil să recunoască succesiunea consensului pe care cele mai multe introni posedă lângă capetele lor 5 'și 3'. Trebuie remarcat faptul că genele au fost găsite în Metazoans care nu posedă aceste secvențe și utilizează un alt grup de ARN-uri mici mici pentru recunoașterea lor.
tip
În literatura de specialitate, termenul splicing este de obicei aplicat procesului care implică ARN mesager. Cu toate acestea, există diferite procese de îmbinare care apar în alte biomolecule importante.
De asemenea, proteinele pot fi supuse îmbinării, în acest caz este o secvență de aminoacizi care este îndepărtată din moleculă.
Fragmentul eliminat este numit "intein". Acest proces are loc în mod natural în organisme. Biologia moleculară a reușit să creeze diferite tehnici care utilizează acest principiu care implică manipularea proteinelor.
În același mod, splicarea are loc și la nivelul ADN-ului. Astfel, două molecule de ADN care au fost anterior separate cu capabil de legare prin legături covalente.
Tipuri de îmbinare ARN
Pe de altă parte, în funcție de tipul de ARN, există diferențe în strategiile chimice în care gena poate scăpa de introni. În mod particular, îmbinarea ARN pre-mRNA este un proces complicat, deoarece implică o serie de etape catalizate de spliceosome. Din punct de vedere chimic, procesul are loc prin reacții de transesterificare.
În drojdii, de exemplu, procesul începe cu ruperea regiunii 5 'la locul de recunoaștere, buclele "intron-exon" se formează printr-o legătură 2'-5'-fosfodiester. Procesul continuă cu formarea unui spațiu în regiunea 3 'și, în final, se produce unirea celor doi exoni.
Unele intronuri care întrerup genele nucleare și mitocondriale pot efectua îmbinarea acestora fără a fi nevoie de enzime sau de 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 mașini care catalizează procesul de eliminare.
Îmbinare alternativă
La om sa raportat că există aproximativ 90.000 de proteine diferite și anterior sa crezut că ar trebui să existe un număr identic de gene.
Odată cu apariția noilor tehnologii și a proiectului genomului uman, sa concluzionat că avem doar aproximativ 25 000 de gene. Deci, cum este posibil ca avem atâtea proteine?
Exonii nu pot fi asamblați în aceeași ordine în care au fost transcrisi la ARN, dar sunt aranjați prin stabilirea de noi combinații. Acest fenomen este cunoscut sub numele de îmbinare alternativă. Din acest motiv, o singură genă transcrisă poate produce mai mult de un tip de proteină.
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".
funcții
Pentru Kelemen și colaboratori (2013) "una dintre funcțiile acestui eveniment este de a spori diversitatea ARN-ului mesager, pe lângă reglarea relațiilor dintre proteine, între proteine și acizi nucleici și între proteine și membrane".
Potrivit acestor autori, "splicingul alternativ este responsabil pentru reglarea localizării proteinelor, a proprietăților lor 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 pentru schimbare, deoarece o mare proporție de organisme eucariote superioare s-a constatat că suferă de evenimente înalte de îmbinare alternativă. Pe lângă faptul că joacă un rol important în diferențierea speciilor și în evoluția genomului.
Răsturnarea alternativă și cancerul
Există dovezi că orice eroare în aceste procese poate duce la o funcționare anormală a celulei, producând consecințe grave pentru individ. În cadrul acestor patologii potențiale, cancerul se evidențiază.
Acesta este motivul pentru care splicingul alternativ a fost propus ca un marker biologic nou pentru aceste condiții anormale în celule. De asemenea, dacă înțelegeți temeinic baza mecanismului prin care apare boala, ați putea propune soluții pentru ele.
