Intron: Definition, Funktion und Bedeutung beim RNA-Spleißen

Eukaryontische Zellen haben unterschiedliche Regionen oder Segmente innerhalb ihrer DNA und RNA. Zum Beispiel hat das menschliche Genom Gruppierungen, die Introns und Exons in DNA- und RNA-Kodierungssequenzen genannt werden.

Introns sind Segmente, die nicht für bestimmte Proteine ​​kodieren, während Exons Code für Proteine. Manche Leute bezeichnen Introns als "Junk-DNA", aber der Name ist in der Molekularbiologie nicht mehr gültig, weil diese Introns einen Zweck erfüllen können und oft auch tun.

Sie können die verschiedenen Regionen der eukaryotischen DNA und RNA in zwei Hauptkategorien einteilen: Introns und Exons.

Exons sind die kodierenden Regionen von DNA-Sequenzen, die Proteinen entsprechen. Andererseits, Introns sind die DNA/RNA, die sich in den Zwischenräumen zwischen den Exons befindet. Sie sind nicht kodierend, d.h. sie führen nicht zur Proteinsynthese, sind aber wichtig für Genexpression.

Das genetischer Code besteht aus den Nukleotidsequenzen, die die genetische Information für einen Organismus tragen. In diesem Triplettcode, genannt a

Wenn man sich den genetischen Code ansieht, bilden Exons die kodierenden Regionen und Introns existieren zwischen den Exons. Introns werden aus der mRNA-Sequenz "gespleißt" oder "ausgeschnitten" und werden somit während des Translationsprozesses nicht in Aminosäuren übersetzt.

Introns verursachen zusätzliche Arbeit für die Zelle, da sie sich bei jeder Teilung replizieren, und Zellen müssen Introns entfernen, um das Finale zu erreichen Boten-RNA (mRNA)-Produkt. Organismen müssen Energie aufwenden, um sie loszuwerden.

Warum sind sie da?

Introns sind wichtig für Genexpression und -regulation. Die Zelle transkribiert Introns, um bei der Bildung von Prä-mRNA zu helfen. Introns können auch helfen zu kontrollieren, wo bestimmte Gene translatiert werden.

In menschlichen Genen sind etwa 97 Prozent der Sequenzen nicht kodierend (der genaue Prozentsatz variiert je nach verwendeter Referenz), und Introns spielen eine entscheidende Rolle bei der Genexpression. Die Anzahl der Introns in Ihrem Körper ist größer als die der Exons.

Wenn Forscher künstlich intronische Sequenzen entfernen, kann die Expression eines einzelnen Gens oder vieler Gene abnehmen. Introns können regulatorische Sequenzen aufweisen, die die Genexpression kontrollieren.

In einigen Fällen können Introns klein machen RNA-Moleküle aus den ausgeschnittenen Stücken. Außerdem können sich je nach Gen verschiedene Bereiche der DNA/RNA von Introns zu Exons ändern. Das nennt man alternatives Spleißen und es ermöglicht, dass dieselbe DNA-Sequenz für mehrere verschiedene Proteine ​​kodiert.

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Introns können sich bilden Mikro-RNA (miRNA), die die Genexpression nach oben oder unten reguliert. Mikro-RNAs sind Einzelstränge von RNA-Molekülen, die normalerweise etwa 22 Nukleotide aufweisen. Sie sind an der Genexpression nach der Transkription und RNA-Silencing beteiligt, das die Genexpression hemmt, sodass die Zellen aufhören, bestimmte Proteine ​​​​zu produzieren. Eine Möglichkeit, sich miRNAs vorzustellen, besteht darin, sich vorzustellen, dass sie geringfügige Störungen verursachen, die mRNA unterbrechen.

Während der Transkription kopiert die Zelle das Gen, um Prä-mRNA und umfasst sowohl Introns als auch Exons. Die Zelle muss vor der Translation die nicht-kodierenden Regionen aus der mRNA entfernen. RNA-Spleißen ermöglicht es der Zelle, Intronsequenzen zu entfernen und die Exons zu verbinden, um kodierende Nukleotidsequenzen herzustellen. Diese spleißosomale Wirkung erzeugt aus dem Intronverlust reife mRNA, die bis zur Translation fortgesetzt werden kann.

Spleißosomen, bei denen es sich um Enzymkomplexe mit einer Kombination aus RNAs und Proteinen handelt, führen RNA-Spleißen in den Zellen, um mRNA herzustellen, die nur kodierende Sequenzen hat. Wenn sie die Introns nicht entfernen, kann die Zelle die falschen Proteine ​​​​oder gar nichts herstellen.

Introns haben eine Markersequenz oder Spleißstelle, die ein Spleißosom erkennen kann, sodass es weiß, wo es bei jedem spezifischen Intron schneiden muss. Dann kann das Spleißosom die Exon-Stücke zusammenkleben oder ligieren.

Alternatives Spleißen ermöglicht es Zellen, wie bereits erwähnt, zwei oder mehr Formen von mRNA aus demselben Gen zu bilden, je nachdem, wie es gespleißt wird. Die Zellen des Menschen und anderer Organismen können durch das Spleißen von mRNA verschiedene Proteine ​​herstellen. Während alternatives Spleißen, wird eine Prä-mRNA auf zwei oder mehrere Arten gespleißt. Beim Spleißen entstehen verschiedene reife mRNAs, die für verschiedene Proteine ​​kodieren.