לתאים אוקריוטיים אזורים או קטעים שונים בתוכם DNA ו- RNA. לדוגמא, לגנום האנושי יש קבוצות הנקראות אינטרונים ואקסונים ברצפי קידוד DNA ו- RNA.
אינטרונים הם קטעים שאינם מקודדים חלבונים ספציפיים, בעוד אקסונים קוד לחלבונים. יש אנשים שמתייחסים לאינטרונים כ- "DNA זבל", אך השם כבר לא תקף בביולוגיה המולקולרית מכיוון שהאינטרונים הללו יכולים, ולעתים קרובות, משרתים מטרה.
מהם אינטרונים ואקסונים?
ניתן לחלק את האזורים השונים של ה- DNA האוקריוטי וה- RNA לשתי קטגוריות עיקריות: אינטרונים ו אקסונים.
אקסונים הם האזורים המקודדים של רצפי DNA המתאימים לחלבונים. מצד שני, אינטרונים הם ה- DNA / RNA שנמצא ברווחים בין האקסונים. הם אינם מקודדים, כלומר אינם מובילים לסינתזת חלבונים, אך הם חשובים עבור ביטוי גנים.
ה קוד גנטי מורכב מרצפי הנוקלאוטידים הנושאים את המידע הגנטי לאורגניזם. בקוד שלישיות זה, הנקרא a קודון, שלושה נוקלאוטידים או קוד בסיס לאחד חומצת אמינו. התאים יכולים לבנות חלבונים מחומצות האמינו. למרות שיש רק ארבעה סוגי בסיסים, התאים יכולים לייצר 20 חומצות אמינו שונות מהגנים המקודדים לחלבון.
כשאתה מסתכל על הקוד הגנטי, אקסונים מהווים את אזורי הקידוד והאינטרונים קיימים בין האקסונים. אינטרונים "נחברים" או "נחתכים" מתוך רצף ה- mRNA ולכן אינם מתורגמים לחומצות אמינו במהלך תהליך התרגום.
מדוע אינטרונים חשובים?
אינטרונים יוצרים עבודה נוספת עבור התא מכיוון שהם משכפלים עם כל חלוקה, והתאים חייבים להסיר אינטרונים כדי להגיע לגמר שליח RNA מוצר (mRNA). אורגניזמים צריכים להקדיש אנרגיה כדי להיפטר מהם.
אז למה הם שם?
אינטרונים חשובים עבור ביטוי ויסות גנים. התא מתמלל אינטרונים בכדי לסייע ביצירת טרום mRNA. אינטרונים יכולים גם לסייע בשליטה היכן מתורגמים גנים מסוימים.
בגנים אנושיים, כ- 97 אחוזים מהרצפים אינם מקודדים (האחוז המדויק משתנה בהתאם להפניה בה אתה משתמש), ואינטרונים ממלאים תפקיד חיוני בביטוי גנים. מספר האינטרונים בגופך גדול מאקסונים.
כאשר חוקרים מסירים באופן מלאכותי רצפים אינטרוניים, הביטוי של גן יחיד או של גנים רבים יכול לרדת. באינטרונים יכולים להיות רצפי ויסות השולטים בביטוי גנים.
במקרים מסוימים, אינטרונים יכולים להיות קטנים מולקולות RNA מהחתיכות שנחתכות. כמו כן, בהתאם לגן, אזורים שונים ב- DNA / RNA יכולים להשתנות מאינטרונים לאקסונים. זה נקרא שחבור אלטרנטיבי וזה מאפשר לקודד אותו רצף של DNA למספר חלבונים שונים.
מאמר קשור: חומצות גרעין: מבנה, פונקציה, סוגים ודוגמאות
אינטרונים יכולים להיווצר מיקרו RNA (miRNA), המסייע בהעלאת ויסות ביטוי גנים. מיקרו-רנ"א הם קווצות בודדות של מולקולות רנ"א המכילות בדרך כלל כ -22 נוקלאוטידים. הם מעורבים בביטוי גנים לאחר תעתיק והשתקת RNA המעכבים את ביטוי הגן, ולכן התאים מפסיקים לייצר חלבונים מסוימים. אחת הדרכים לחשוב על מירנות היא לדמיין שהם מספקים הפרעות קלות המפריעות ל- mRNA.
כיצד מעבדים אינטרונים?
במהלך השעתוק התא מעתיק את הגן לייצור טרום mRNA וכולל אינטרונים וגם אקסונים. התא צריך להסיר את האזורים שאינם מקודדים מ- mRNA לפני התרגום. שחבור RNA מאפשר לתא להסיר רצפי אינטרון ולהצטרף לאקסונים כדי ליצור רצפי נוקלאוטיד קידוד. פעולה spliceosomal זו יוצרת mRNA בוגר מאובדן האינטרון שיכול להמשיך לתרגום.
Spliceosomes, שהם קומפלקסים אנזימים עם שילוב של RNAs וחלבון, מבצעים שחבור RNA בתאים כדי ליצור mRNA שיש בו רק רצפי קידוד. אם הם לא מסירים את האינטרונים, התא יכול להכין חלבונים שגויים או כלום.
באינטרונים יש רצף סמן או אתר אחוי ש- spliceosome יכול לזהות, כך שהוא יודע היכן לחתוך בכל אינטרון ספציפי. לאחר מכן, הספליסוזום יכול להדביק או לקשור את חלקי האקסון יחד.
שחבור אלטרנטיבי, כפי שהזכרנו קודם, מאפשר לתאים ליצור שתי צורות או יותר של mRNA מאותו הגן, תלוי באופן שחבור אותו. התאים בבני אדם ובאורגניזמים אחרים יכולים לייצר חלבונים שונים משחבור mRNA. בְּמַהֲלָך שחבור אלטרנטיבי, אחד לפני ה- mRNA נחבר בשתי דרכים או יותר. שחבור יוצר mRNAs בוגרים שונים המקודדים חלבונים שונים.