DNA on pärilik materjal, mis ütleb organismidele, mis nad on ja mida iga rakk peaks tegema. Neli nukleotiidid korraldada ennast paaritatud järjestustena etteantud järjestuses, mis on spetsiifiline liigi ja indiviidi genoomile. Esmapilgul loob see kogu geneetilise mitmekesisuse mis tahes liikide sees, samuti liikide vahel.
Lähemal uurimisel näib siiski, et DNA-s on palju muud.
Näiteks kipub lihtsatel organismidel olema sama palju või rohkem geene kui inimese genoom. Arvestades inimkeha keerukust võrreldes puuviljakärbse või isegi lihtsamate organismidega, on sellest raske aru saada. Vastus peitub selles, kuidas keerukad organismid, sealhulgas inimesed, kasutavad oma geene keerukamal viisil.
Eksoni ja introni DNA järjestuste funktsioon
Geeni erinevad sektsioonid võib üldjoontes jagada kahte kategooriasse:
- Kodeerivad piirkonnad
- Kodeerimata piirkonnad
Kodeerimata piirkondi nimetatakse intronid. Nad pakuvad organisatsiooni või omamoodi tellinguid geeni kodeerivatele piirkondadele. Kodeerivaid piirkondi nimetatakse eksonid. Kui mõtlete "geenidele", mõtlete tõenäoliselt konkreetselt eksonitele.
Sageli vahetub kodeeritav geeni piirkond teiste piirkondadega, sõltuvalt organismi vajadustest. Seetõttu võib mis tahes geeni osa toimida introni mittekodeeriva järjestusena või eksoni kodeeriva järjestusena.
Tüüpiliselt on geenil mitmeid eksonipiirkondi, mida spontaanselt katkestavad intronid. Mõnel organismil on introneid rohkem kui teistel. Inimese geenid koosnevad ligikaudu 25 protsenti introneid. Eksonipiirkondade pikkus võib varieeruda väikesest käputäiest nukleotiidalustest tuhandeteni.
Keskne dogma ja Messenger RNA
Eksonid on geeni piirkonnad, mis läbivad transkriptsiooni ja translatsiooni. Protsess on keeruline, kuid lihtsustatud versiooni nimetatakse tavaliselt "keskne dogma, "ja näeb välja selline:
DNA ⇒ RNA ⇒ Valk
RNA on peaaegu identne DNA-ga ja seda kasutatakse kopeerimiseks või ümber kirjutama DNA ja viia see tuumast välja ribosoomi. Ribosoom tõlgib koopia, et järgida uute valkude loomise juhiseid.
Selles protsessis tõmbab DNA topeltheeliks lahti, jättes kummagi nukleotiidi aluspaari pooleks ja RNA teeb koopia. Koopiat nimetatakse messenger RNA-ks või mRNA. Ribosoom loeb mRNA aminohappeid, mis on kolmekordsetes komplektides, mida nimetatakse koodoniteks. Aminohappeid on kakskümmend.
Kui ribosoom loeb mRNA-d, üks koodon korraga, kandke RNA üle (tRNA) toovad ribosoomi õiged aminohapped, mis võivad lugemisel iga aminohappega seonduda. Moodustub aminohappe ahel, kuni moodustub valgu molekul. Ilma et elusolendid järgiksid keskset dogmat, lõppeks elu väga kiiresti.
Selgub, et eksonitel ja intronitel on selles ja teistes funktsioonides oluline roll.
Eksonite tähtsus evolutsioonis
Kuni viimase ajani olid bioloogid ebakindlad, miks DNA replikatsioon hõlmab kõiki geenijärjestusi, isegi mittekodeerivaid piirkondi. Need olid intronid.
Intronid on splaissitud ja eksonid ühendatud, kuid splaissingu võib teha valikuliselt ja erinevates kombinatsioonides. Protsess loob teistsuguse mRNA, millel puuduvad kõik intronid ja mis sisaldab ainult eksoneid, nn küps mRNA.
Erinevad küpsed messenger RNA molekulid loovad sõltuvalt splaissimisprotsessist võimaluse erinevate valkude translatsiooniks samast geenist.
Varieeruvus, mille võimaldasid eksonid ja RNA splaissimine või alternatiivne splaissimine võimaldab kiiremaid arenguhüppeid. Alternatiivne splaissimine loob ka suurema populatsioonide geneetilise mitmekesisuse võimaluse, rakkude diferentseerumise ja väiksema koguse DNA-ga keerukamad organismid.
Seotud molekulaarbioloogia sisu:
- Nukleiinhapped: Struktuur, funktsioon, tüübid ja näited
- Keskne dogma (geeniekspressioon): Definitsioon, etapid, määrus