Альтернативный сплайсинг — процесс, в ходе которого экзоны, вырезаемые из пре-мРНК, объединяются в различных комбинациях, что порождает различные формы зрелой мРНК. В результате один ген может порождать не одну, а множество форм белка. Для некоторых описаны альтернативные пути сплайсинга и полиаденилирования одного и того же транскрипта. Экзон одного варианта сплайсинга может оказаться интроном в альтернативном пути. Поэтому молекулы мРНК, образованные в результате альтернативного сплайсинга, различаются набором экзонов. Это приводит к образованию разных мРНК, и соответственно, разных белков одного первичного транскрипта. 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.
Пре-мРНК некоторых генов эукариот могут подвергаться альтернативному сплайсингу. При этом интроны в составе пре-мРНК вырезаются в разных альтернативных комбинациях. Разные варианты альтернативного сплайсинга одной пре-мРНК могут осуществляться в разные периоды развития организма или в разных тканях, а также у разных особей одного вида [1] . Как правило, при альтернативном сплайсинге из первичного транскрипта удаляются и некоторые экзоны.
Существует несколько механизмов альтернативного сплайсинга:
- Экзон может вырезаться или оставаться в составе мРНК.
- Один из двух «взаимоисключающих» экзонов вырезается, а другой остаётся.
- Использование альтернативного донорных сайтов: используются разные 5′-точки разрезания первичного транскрипта (донорные сайты), что изменяет 3′-границу вышележащего (upstream) экзона
- Использование альтернативных акцепторных сайтов: используются разные 3′-точки разрезания транскрипта (акцепторные сайты), так что меняется 5′-границы нижележащего (downstream) экзона.
- Сохранение интронов в составе мРНК. В этом случае для сохранения функциональности белка интрон должен содержать последовательность нуклеотидов, не вызывающую сдвиг рамки считывания и не содержащую стоп-кодонов.
Существуют и другие механизмы альтернативного сплайсинга.
Некоторые из продуктов альтернативного сплайсинга пре-мРНК нефункциональны (такой вариант альтернативного сплайсинга осуществляется у дрозофилы при определении пола), но нередко в результате альтернативного сплайсинга пре-мРНК одного гена образуются многочисленные мРНК и их белковые продукты. [2]
Показано, что у человека 94 % генов подвержено альтернативному сплайсингу (у остальных 6 % генов нет интронов). Геном круглого червя Caenorhabditis elegans по количеству генов практически не отличается от генома человека, однако альтернативному сплайсингу подвергаются пре-мРНК только 15 % генов. Таким образом, альтернативный сплайсинг позволяет увеличить разнообразие белковых продуктов генов, сохраняя при этом относительно небольшое количество различных генов в геноме и не создавая избыточных копий генов.
В 2010 году профессор Брендан Фрей (Brendan Frey) и Бенджамин Бленкоу (Benjamin Blencowe) из университета Торонто (Канада) составили описание «кода сплайсинга», «словаря» комбинаций из сотен характеристик РНК и результатов сплайсинга для большого количества экзонов. [3]
Альтернативное соединение: определение, объяснение, примеры
Определение альтернативного сплайсинга
Альтернативный сплайсинг – это метод, используемый клетками для создания множества белков из одной и той же цепи ДНК. Это также называется альтернативным сплайсингом РНК. В обычной ДНК перевод, специализированные белки создают мессенджер РНК (мРНК ) из шаблона ДНК. Эта мРНК затем находит свой путь к рибосома где код РНК переводится в структуру нового белка. В альтернативном сплайсинге, взаимодействия между различными белками, клетка и среда может привести к тому, что разные сегменты исходной ДНК будут исключены из мРНК. Когда это происходит, альтернативная мРНК транслируется в совершенно другой белок.
Белки различаются только по основному расположению их аминокислоты, что продиктовано мРНК. Как только это изменяется, функция белка изменяется. Используя метод альтернативного сплайсинга, организмы могут производить гораздо больше белков, чем может указывать их ДНК. Например, у людей есть около 20 000 генов, которые кодируют белок. Тем не менее, считается, что в организме человека содержится более 100 000 различных белков. Альтернативный сплайсинг создает эти разные формы.
Как работает альтернативный сплайсинг?
Альтернативный сплайсинг происходит после того, как первичная мРНК создана из ДНК. Этот процесс называется транскрипция, поскольку языки РНК и ДНК в основном одинаковы. Они оба полагаются на 4 нуклеотид основы. Когда рибосома читает этот язык, она переводит сообщение на язык белков, который состоит из примерно 21 аминокислоты.
Читайте также: Корзина для белья ткань код тн вэд
Следовательно, прежде чем первичная мРНК транслируется в белок, она должна быть сначала модифицирована и отредактирована. При нормальном сплайсинге особый комплекс белка и РНК, называемый сплайсосомой, присоединяется к первичной мРНК. Первичная мРНК имеет различные области, называемые интронами и экзонами. Эти области смешиваются вместе, и интроны должны быть удалены, чтобы создать функциональный белок.
Сплайсосома специально оборудована для удаления интронов. Сплайсосомы состоят из четырех различных субъединиц, называемых маленькими ядерными рибонуклеопротеинами (snRNP или «snurp»). Каждый «рывок» имеет две маленькие ядерные РНК (snRNAs). Эти специальные цепи РНК содержат последовательности нуклеотидов, которые соответствуют определенным местоположениям в экзонах и связываются с ними. Белковая часть сплайсосомы затем действует как фермент, удаляя интроны и связывая вместе экзоны. Эта сплайсированная мРНК теперь готова для трансляции в белок.
Однако может также иметь место альтернативный сплайсинг. Хотя весь механизм не совсем понятен, известно, что определенные химические факторы могут стимулировать работу сплайсосомы по-разному. Может быть дан сигнал, чтобы исключить экзон или даже несколько экзонов из конечной мРНК. Другие сигналы и пути могут привести к тому, что сплайсосома оставит нетронутыми интроны или пропустит большие участки белка. Наши тела имеют много разных применений для белков, и часто могут использовать один и тот же план ДНК, чтобы сделать многие из этих белков. См. Раздел примеров для конкретных примеров. Ниже приведена обобщенная диаграмма, показывающая различные способы, которыми сплайсосома может альтернативно сплайсировать первичную РНК.
Существует еще одна форма альтернативного сплайсинга, известная как транс-сплайсинг, в которой экзоны двух разных генов собираются вместе с помощью сплайсосомы. Этот генетический процесс наблюдается только у нескольких одноклеточных организмов, но может помочь объяснить их генетическое разнообразие без половое размножение, В то время как сексуально размножающиеся организмы должны размножаться, чтобы смешать их генетика и производить новые сорта, эти организмы могут сделать это гораздо быстрее. Эта форма альтернативного сплайсинга может легко создать совершенно новые функции в этих организмах, что может оказаться полезным.
Примеры альтернативного сплайсинга
Гены нейрексинов
У людей есть 3 гена, которые кодируют семейство белков, известных как нейрексин. Эти белки включены в плазматическая мембрана, Они распространяются из плазматической мембраны и в пространство между нервами. Здесь они связываются с белком из другой нервной клетки. Этот белковый комплекс удерживает клетки на месте. Хотя есть только 3 разных гена, которые кодируют нейрексин, в семействе нейрексинов более 3000 различных белков.
Это возможно благодаря альтернативному сращиванию. Поскольку сплайсосома обрабатывает первичные молекулы мРНК из этих генов, на нее влияет ряд генов-промоторов, молекул в клетке и других сигналов. Это влияние, которое экзоны включаются в конечную мРНК. Альтернативный сплайсинг может сделать белки больше или меньше, или с отсутствующими областями, но, как правило, все еще производит рабочий белок. Таким образом, каждая вариация клеточного окружения или внеклеточного сигнала создает различный белок с немного другой функцией.
В то время как все белки нейрексина будут функционировать, удерживая вместе синапс между двумя нервами, созданный вариант теоретизируется на ряд вещей. Во-первых, это может изменить сигнал, проходящий между двумя нейронами. Это может дать необходимый эффект для головной мозг обработать сигнал. Разные белки могут быть использованы в разное время, в разных клетках, у одного и того же животного. Это может быть необходимо для приспособления множества различных сред в пределах организм и убедитесь, что нейроны работают правильно.
Когда ученые наблюдали те же гены у рыб, они обнаружили что-то интересное. Хотя у рыб также есть эти гены, они не могут разделить гены почти на столько альтернатив. Это привело ученых к гипотезе, что альтернативный сплайсинг может быть использован для модификации этих генов таким образом, чтобы они были специфичны для определенных частей мозга. Таким образом, альтернативный сплайсинг может обеспечить своего рода «систему индексации» для мозга. Это может быть причиной того, что люди могут хранить так много дополнительной информации и иметь такую эффективную долговременную память.
Читайте также: Ткани для воротников рубашки поло
Создание антител
В аналогичном процессе организм человека вырабатывает антитела для борьбы бактерии, вирусы и инородные тела, которые заражают ткани. Для этого тело должно сделать антитело или белок, специально предназначенный для прилипания к захватчику. Эти белки производятся В-лимфоцитами, которые содержат ДНК и механизмы для создания этих сложных белков. Однако есть проблема.
В-лимфоциты должны прикреплять белок к себе и высвобождать антитело в кровоток. Антитело в кровотоке будет связываться с захватчиками, позволяя иммунным клеткам нацеливаться на них. Прикрепляя антитела непосредственно к В-лимфоцитам, эти клетки могут легко поглотить захватчиков, когда они сталкиваются с ними. Чтобы сделать это с минимальной энергией и с помощью одной и той же ДНК, эти иммунные клетки используют альтернативный сплайсинг.
Последние два экзона в генетический код для антител особенные. Эти два экзона кодируют область белка, которая гидрофобный или сопротивляется воде. Эти области прикрепляются внутри гидрофобного ядра фосфолипид двухслойная. Это эффективно блокирует их в клеточная мембрана, Альтернативный сплайсинг просто удаляет эти два экзона. Теперь белок будет служить той же цели, но он растворим в воде и может проходить через кровь и жидкости.
После получения сигнала для создания антител, B-лимфоцит должен создать много сразу для себя и для высвобождения в организм. Для этого он активно транскрибирует ген для антитела быстро, чтобы создать как можно больше первичных транскриптов. Некоторые из них будут обработаны, чтобы сохранить гидрофобную область, а некоторые сплайсосомы вырежут это. Таким образом, белки для обоих применений создаются из одного и того же сигнала для создания антител. Альтернативный сплайсинг позволяет инициировать много разных процессов из одного и того же сигнала транскрипции ДНК.
викторина
1. Какова основная цель альтернативного сплайсинга?A. Для создания вариантов белковB. Помочь с обменом веществC. Для ускорения процесса создания белков
верно. Альтернативный сплайсинг позволяет организмам хранить информацию для всего семейства генов в одном месте. Поскольку гены могут быть отредактированы, сращены по-разному и модифицированы, они могут создавать гораздо больше фактических белков, чем количество генов, которые они имеют.
2. Почему организму нужно так много разновидностей одного и того же белка?A. Они не, это просто дополнительная генетическая изменчивость B. Для тысяч различных функций их клетки завершеныC. Ученые не знают ответ
С верно. Ученым еще предстоит полностью определить функцию альтернативного сплайсинга. Все вышеперечисленное может быть правильным или ни одним из них. Похоже, это связано с повышенной сложностью. Однако обыкновенная плодовая муха является одним из организмов с наиболее сложными альтернативными схемами сплайсинга, которые мы изучали.
3. Как альтернативный сплайсинг может помочь создать интеллект?A. Производя различные белки, он может создавать передовые нервные связиB. Чем больше у вас белка, тем умнее выC. Вряд ли альтернативный сплайсинг создает интеллект
верно. Альтернативный сплайсинг может, по существу, позволить мозгу картировать связи между различными нервами и определять конкретные нервы для определенных задач. Это основа интеллекта и памяти. Чем более специализированные связи мозг имеет, тем больше организм может запомнить и обработать.
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.
Читайте также: Гель для стирки synergetic для деликатных тканей
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.
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом