Introns vs Exons: Jaké jsou podobnosti a rozdíly?

Introny a exony jsou podobné, protože jsou obě součástí genetického kódu buňky, ale jsou odlišné, protože introny nekódují, zatímco exony kódují proteiny. To znamená, že když se pro produkci proteinu použije gen, introny se vyhodí, zatímco exony se použijí k syntéze proteinu.

Když buňka exprimuje určitý gen, kopíruje sekvenci kódující DNA v jádru do messenger RNAnebo mRNA. MRNA opouští jádro a jde ven do buňky. Buňka poté syntetizuje proteiny podle kódující sekvence. Proteiny určují, z jaké buňky se stane a co dělá.

Během tohoto procesu jsou zkopírovány introny a exony tvořící gen. Části kódované exonu zkopírované DNA se používají k produkci proteinů, ale jsou odděleny nekódující introny. Proces sestřihu odstraní introny a mRNA opouští jádro pouze s exonovými RNA segmenty.

I když byly introny vyřazeny, exony i introny hrají roli při produkci proteinů.

Exons jsou v kořenech buněčné DNA kódující pomocí nukleových kyselin. Nacházejí se ve všech živých buňkách a tvoří základ pro kódující sekvence, které jsou základem produkce bílkovin v buňkách.

Obecně, prokaryoty, které nemají ve svých genech jádro a pouze exony, jsou jednodušší organismy než eukaryoty, které zahrnují jak jednobuněčné, tak mnohobuněčné organismy.

Stejným způsobem mají složité buňky introny, zatímco jednoduché buňky nemají, komplexní zvířata mají více intronů než jednoduché organismy. Například ovocná muška Drosophila má pouze čtyři páry chromozomů a poměrně málo intronů, zatímco lidé mají 23 párů a více intronů. I když je jasné, které části lidského genomu se používají pro kódování proteinů, velké segmenty nekódují a zahrnují introny.

DNA kód se skládá z dvojic dusíkaté bázeadenin, tymin, cytosin a guanin. Báze adenin a thymin tvoří pár stejně jako báze cytosin a guanin. Čtyři možné páry bází jsou pojmenovány podle prvního písmene báze, které přijde jako první: A, C, T a G.

Tři páry bází tvoří a kodon který kóduje konkrétní aminokyselinu. Jelikož pro každé ze tří kódových míst existují čtyři možnosti, existují 4³ nebo 64 možných kodonů. Těchto 64 kodonů kóduje počáteční a koncový kód i 21 aminokyselin s určitou redundancí.

Během počátečního kopírování DNA v procesu tzv transkripce, jak introny, tak exony jsou kopírovány na pre-mRNA molekuly. Introny jsou odstraněny z pre-mRNA spojením exonů dohromady. Každé rozhraní mezi exonem a intronem je spojovacím místem.

Sestřih RNA probíhá introny, které se oddělí na místě sestřihu a vytvoří smyčku. Dva sousední segmenty exonu se pak mohou spojit dohromady.

Tento proces vytváří dospělý mRNA molekuly, které opouštějí jádro a řídí translaci RNA za vzniku proteinů. Introny jsou vyřazeny, protože transkripční proces je zaměřen na syntézu proteinů a introny neobsahují žádné relevantní kodony.

I když je role exonů v genové expresi, transkripci a translaci do proteinů jasná, introny hrají jemnější roli. Introny mohou ovlivňovat genovou expresi svou přítomností na začátku exonu a mohou vytvářet různé proteiny z jediné kódující sekvence prostřednictvím alternativní sestřih.

Introny mohou hrát klíčovou roli při sestřihu sekvence genetického kódování různými způsoby. Když jsou introny odstraněny z pre-mRNA, aby se umožnila tvorba zralá mRNA, mohou nechat části za sebou a vytvářet nové kódující sekvence, jejichž výsledkem jsou nové proteiny.

Pokud se změní sekvence exonových segmentů, vytvoří se další proteiny podle změněných kodonových sekvencí mRNA. Rozmanitější sběr bílkovin může pomoci organizmům přizpůsobit se a přežít.

Důkazem role intronů při produkci evoluční výhody je jejich přežití v různých fázích evoluce ve složité organismy. Například podle článku z roku 2015 v Genomika a informatika„Introny mohou být zdrojem nových genů a prostřednictvím alternativního sestřihu mohou introny generovat variace existujících proteinů.