СПАЈАЊЕ (ГЕНЕТИКА): ОД ЧЕГА СЕ САСТОЈИ, ВРСТЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Спајање или процес спајање РНК, је појава која се јавља у еукариотским организмима, након транскрипцији ДНК на РНК и укључује уклањање интрона гена, задржавање ексона. Сматра се кључним у експресији гена.

Јавља се кроз догађаје елиминације фосфодиестерске везе између егзона и интрона и последичног спајања везе између егзона. Спајање се дешава у свим типовима РНА, али је релеватније у молекули мессенгер РНА. Може се јавити и у молекулама ДНК и протеина.

Извор: Аутор БЦСтеве, из Викимедиа Цоммонс

Може се догодити да се, када се монтирају егзони, подвргну аранжману или било којој врсти промене. Овај догађај је познат као алтернативно спајање и има важне биолошке последице.

Од чега се састоји?

Ген је ДНК секвенца са информацијама потребним за испољавање фенотипа. Концепт гена није строго ограничен на ДНК секвенце које су изражене као протеини.

Централна "догма" биологије укључује процес преписивања ДНК у посредни молекул, мессенгер РНА. То се заузврат преводи у протеине уз помоћ рибосома.

Међутим, у еукариотским организмима ове дуге секвенце гена прекидају врстом низа који није потребан за предметни ген: интрони. Да би се РНА гласника могао ефикасно превести, ови интрони се морају уклонити.

Спајање РНА је механизам који укључује разне хемијске реакције које се користе за уклањање елемената који ремете секвенцу одређеног гена. Елементи који се чувају називају се егзони.

Где се то дешава?

Сплицеосом је огроман протеински комплекс који катализује кораке спајања. Састоји се од пет врста малих нуклеарних РНА које се називају У1, У2, У4, У5 и У6, као и низ протеина.

Нагађа се да спајање учествује у пресавијању пре-мРНА да би се правилно ускладило са две регије где ће се догодити процес спајања.

Овај комплекс је у стању да препозна консензусни низ који већина интрона има близу својих 5 'и 3' краја. Треба напоменути да су пронађени гени у Метазоансима који немају ове секвенце и користе другу групу малих нуклеарних РНА за њихово препознавање.

Врсте

У литератури се термин спајања обично примењује на процес који укључује мессенгер РНА. Међутим, постоје различити процеси спајања који се дешавају код других важних биомолекула.

Протеини такође могу бити подвргнути спајању, у овом случају то је низ аминокиселина који се уклања из молекула.

Уклоњени фрагмент назива се "интеин". Овај процес се одвија природно у организмима. Молекуларна биологија је успела да створи различите технике користећи овај принцип који укључују манипулацију протеинима.

Слично томе, спајање се дешава и на нивоу ДНК. Дакле, два молекула ДНК која су претходно одвојена могу се спојити помоћу ковалентних веза.

Врсте спајања РНА

С друге стране, у зависности од врсте РНА, постоје различите хемијске стратегије у којима се ген може ослободити интрона. Посебно спајање пре-мРНА је компликован процес, јер укључује низ корака које катализује сплицеосом. Хемијски се процес дешава реакцијама трансетерификације.

На пример, у квасцу процес започиње цепањем 5 'подручја на месту препознавања, "петља" интрон-ексона формира се кроз фоликуфиестирску везу 2'-5'. Процес се наставља формирањем празнине у 3 'региону и коначно долази до уједињења двају егзона.

Неки од интрона који уништавају нуклеарне и митохондријске гене могу се спајати без потребе за ензимима или енергијом, већ путем реакција трансетерификације. Овај феномен је примећен у организму Тетрахимена тхермопхила.

Супротно томе, већина нуклеарних гена припада групи интрона којима је потребан механизам да катализује процес уклањања.

Алтернативно спајање

Код људи је објављено да постоји око 90.000 различитих протеина и раније се мислило да мора постојати идентичан број гена.

Доласком нових технологија и пројектом људског генома, могло се закључити да поседујемо само око 25.000 гена. Па како је могуће да имамо толико протеина?

Ексони се можда не могу саставити истим редоследом којим су преписани у РНК, али могу се поредити успостављањем нових комбинација. Овај феномен је познат и као алтернативно спајање. Из тог разлога један преписани ген може произвести више од једне врсте протеина.

Ову несклад између броја протеина и броја гена разјаснио је 1978. године, истраживач Гилберт, остављајући иза себе традиционални концепт „за ген постоји протеин“.

Извор: Национални институт за истраживање људског генома (хттп://ввв.геноме.гов/Имагес/ЕдКит/био2ј_ларге.гиф), путем Викимедиа Цоммонс

Карактеристике

За Келемен ет ал. (2013) "једна од функција овог догађаја је повећавање разноликости мессенгер РНА, поред регулисања односа између протеина, између протеина и нуклеинских киселина те између протеина и мембрана."

Према тим ауторима „алтернативно спајање је одговорно за регулисање локације протеина, њихових ензимских својстава и њихове интеракције са лигандима“. Такође је повезана са процесима диференцијације ћелија и развојем организама.

У светлу еволуције, чини се да је важан механизам за промене, јер је утврђено да велики удио виших еукариотских организама трпи велике догађаје алтернативног спајања. Поред тога што игра важну улогу у диференцијацији врста и у еволуцији генома.

Алтернативно спајање и рак

Постоје докази да свака грешка у тим процесима може довести до ненормалног функционисања ћелије, што има озбиљне последице за појединца. Међу тим потенцијалним патологијама истиче се рак.

Из тог разлога, алтернативно спајање је предложено као нови биолошки маркер за ова ненормална стања у ћелијама. Исто тако, ако је могуће у потпуности разумети основу механизма помоћу којег се болест јавља, могла би се предложити решења за њих.

Референце

1. Берг, ЈМ, Стриер, Л. и Тимоцзко, ЈЛ (2007). Биохемија. Преокренуо сам се.
2. Де Цонти, Л., Баралле, М., и Буратти, Е. (2013). Дефиниција егзона и интрона у спајању пре мРНА. Међубисциплинарни осврти Вилеи-а: РНА, 4 (1), 49–60.
3. Келемен, О., Цонвертини, П., Зханг, З., Вен, И., Схен, М., Фалалеева, М., & Стамм, С. (2013). Функција алтернативног спајања. Гене, 514 (1), 1–30.
4. Ламонд, А. (1993). Биоессаис, 15 (9), 595-603.
5. Рои, Б., Хаупт, ЛМ, & Гриффитхс, ЛР (2013). Преглед: Алтернативно спајање гена као приступ генерисању сложености протеина. Цуррент Геномицс, 14 (3), 182–194.
6. Вила - Перелло, М., и Муир, ТВ (2010). Биолошке примене спајања протеина. Ћелија, 143 (2), 191-200.
7. Лиу, Ј., Зханг, Ј., Хуанг, Б., & Ванг, Кс. (2015). Механизам алтернативног спајања и његова примена у дијагностици и лечењу леукемије. Кинески часопис за лабораторијску медицину, 38 (11), 730–732.