Az eukarióta sejtek különböző régiókat vagy szegmenseket tartalmaznak DNS és RNS. Például az emberi genom intronoknak és exonoknak nevezett csoportokat tartalmaz a DNS és RNS kódoló szekvenciákban.
Intronok olyan szegmensek, amelyek nem kódolnak specifikus fehérjéket, míg exonok kódolja a fehérjéket. Vannak, akik az intronokat "szemét DNS-nek" nevezik, de a név már nem érvényes a molekuláris biológiában, mert ezek az intronok célt szolgálhatnak, és gyakran szolgálnak is.
Mik az intronok és az exonok?
Az eukarióta DNS és az RNS különböző régióit két fő kategóriára oszthatja: intronok és exonok.
Exonok a DNS-szekvenciák kódoló régiói, amelyek megfelelnek a fehérjéknek. Másrészről, intronok az exonok közötti terekben található DNS / RNS. Nem kódolnak, vagyis nem vezetnek fehérjeszintézishez, de fontosak génexpresszió.
A genetikai kód olyan nukleotidszekvenciákból áll, amelyek egy szervezet genetikai információit hordozzák. Ebben a hármas kódban, az úgynevezett a kodon, három nukleotid vagy bázis kódol egyet
aminosav. A sejtek fehérjéket építhetnek az aminosavakból. Bár csak négy bázistípus létezik, a sejtek 20 különböző aminosavat képesek előállítani a fehérjét kódoló génekből.Ha megnézzük a genetikai kódot, az exonok alkotják a kódoló régiókat, és intronok léteznek az exonok között. Az intronokat "összekapcsolják" vagy "kivágják" az mRNS-szekvenciából, és így a transzlációs folyamat során nem alakulnak át aminosavakká.
Miért fontosak az intronok?
Az intronok többletmunkát hoznak létre a cella számára, mert minden osztódással replikálódnak, és a celláknak el kell távolítaniuk az intronokat a végleges eléréshez messenger RNS (mRNS) termék. A szervezeteknek energiát kell fordítaniuk arra, hogy megszabaduljanak tőlük.
Akkor miért vannak ott?
Az intronok fontosak génexpresszió és szabályozás. A sejt átírja az intronokat, hogy elősegítse az pre-mRNS kialakulását. Az intronok segítséget nyújthatnak bizonyos gének fordításának irányításában is.
Az emberi génekben a szekvenciák körülbelül 97 százaléka nem kódoló (a pontos százalék változik attól függően, hogy melyik referenciát használja), és az intronok létfontosságú szerepet játszanak a génexpresszióban. Az intronok száma a testedben nagyobb, mint az exonok száma.
Amikor a kutatók mesterségesen eltávolítják az intronikus szekvenciákat, egyetlen gén vagy sok gén expressziója csökkenhet. Az intronok szabályozó szekvenciákkal rendelkezhetnek, amelyek szabályozzák a génexpressziót.
Bizonyos esetekben az intronok kicsik lehetnek RNS-molekulák a kivágott darabokból. A géntől függően a DNS / RNS különböző területei intronokról exonokra változhatnak. Ezt úgy hívják alternatív illesztés és lehetővé teszi, hogy ugyanaz a DNS-szekvencia több különböző fehérjét kódoljon.
Kapcsolódó cikk: Nukleinsavak: szerkezet, funkció, típusok és példák
Intronok képződhetnek mikro RNS (miRNS), amely elősegíti a génexpresszió fel- vagy lefelé történő szabályozását. A mikro-RNS-ek az RNS-molekulák egyetlen szálai, amelyek általában körülbelül 22 nukleotidot tartalmaznak. Részt vesznek a génexpresszióban a gén expresszióját gátló transzkripció és az RNS elnémítás után, ezért a sejtek abbahagyják az egyes fehérjék termelését. A miRNS-ekre való gondolkodás egyik módja elképzelni, hogy kisebb interferenciát okoznak, amely megszakítja az mRNS-t.
Hogyan dolgozzák fel az intronokat?
A transzkripció során a sejt lemásolja a gént pre-mRNS és magában foglalja az intronokat és az exonokat is. A sejtnek a transzláció előtt el kell távolítania a nem kódoló régiókat az mRNS-ből. Az RNS-splicing lehetővé teszi a sejt számára az intronszekvenciák eltávolítását és az exonok összekapcsolását kódoló nukleotidszekvenciák előállításához. Ez a spliceoszomális hatás érett mRNS-t hoz létre az intronvesztésből, amely folytatódhat a fordításig.
Spliceosomák, amelyek enzim komplexek RNS-ek és fehérje kombinációjával, végeznek RNS splicing a sejtekben mRNS előállítására, amely csak kódoló szekvenciákat tartalmaz. Ha nem távolítják el az intronokat, akkor a sejt rossz fehérjéket képes előállítani, vagy egyáltalán nem.
Az intronoknak van egy marker szekvenciájuk vagy csatlakozási helyük, amelyet a spliceosoma felismerhet, így tudja, hogy hová kell vágni minden egyes intront. Ezután a spliceosoma ragaszthatja vagy ligálhatja az exon darabokat.
Az alternatív splicing, amint azt korábban említettük, lehetővé teszi a sejtek számára, hogy ugyanazon génből két vagy több mRNS-formát képezzenek, attól függően, hogy spliccelnek-e. Az emberek és más organizmusok sejtjei különböző fehérjéket képesek előállítani az mRNS splicingjéből. Alatt alternatív illesztés, egy pre-mRNS-t két vagy több módon splicelünk. A hasítás különböző érett mRNS-eket hoz létre, amelyek különböző fehérjéket kódolnak.