Eukaryote cellen hebben verschillende regio's of segmenten binnen hun DNA en RNA. Het menselijk genoom heeft bijvoorbeeld groeperingen die introns en exons worden genoemd in DNA- en RNA-coderende sequenties.
Introns zijn segmenten die niet coderen voor specifieke eiwitten, terwijl exonen coderen voor eiwitten. Sommige mensen verwijzen naar introns als "junk-DNA", maar de naam is niet langer geldig in de moleculaire biologie omdat deze introns een doel kunnen en vaak ook doen.
Wat zijn introns en exons?
U kunt de verschillende regio's van eukaryoot DNA en RNA in twee hoofdcategorieën verdelen: intronen en exonen.
Exons zijn de coderende gebieden van DNA-sequenties die overeenkomen met eiwitten. Aan de andere kant, intronen zijn de DNA/RNA gevonden in de ruimten tussen exons. Ze zijn niet-coderend, wat betekent dat ze niet leiden tot eiwitsynthese, maar ze zijn belangrijk voor: genexpressie.
De genetische code bestaat uit de nucleotidesequenties die de genetische informatie voor een organisme dragen. In deze tripletcode, genaamd a
codon, drie nucleotiden of basen coderen voor één aminozuur. De cellen kunnen uit de aminozuren eiwitten bouwen. Hoewel er slechts vier basetypen zijn, kunnen de cellen 20 verschillende aminozuren maken van de eiwitcoderende genen.Als je naar de genetische code kijkt, vormen exons de coderende gebieden en bestaan er introns tussen de exons. Introns worden "gesplitst" of "geknipt" uit de mRNA-sequentie en worden dus niet vertaald in aminozuren tijdens het translatieproces.
Waarom zijn intronen belangrijk?
Introns creëren extra werk voor de cel omdat ze zich bij elke deling vermenigvuldigen, en cellen moeten introns verwijderen om de uiteindelijke boodschapper RNA (mRNA) product. Organismen moeten energie steken om ze kwijt te raken.
Dus waarom zijn ze daar?
Introns zijn belangrijk voor genexpressie en regulatie. De cel transcribeert introns om pre-mRNA te helpen vormen. Introns kunnen ook helpen bepalen waar bepaalde genen worden vertaald.
In menselijke genen is ongeveer 97 procent van de sequenties niet-coderend (het exacte percentage varieert afhankelijk van de referentie die je gebruikt), en introns spelen een cruciale rol bij genexpressie. Het aantal introns in je lichaam is groter dan exons.
Wanneer onderzoekers intronische sequenties kunstmatig verwijderen, kan de expressie van een enkel gen of van meerdere genen afnemen. Introns kunnen regulerende sequenties hebben die genexpressie regelen.
In sommige gevallen kunnen introns klein maken RNA-moleculen uit de stukken die zijn uitgesneden. Ook kunnen, afhankelijk van het gen, verschillende gebieden van het DNA/RNA veranderen van introns naar exons. Dit heet alternatieve splicing en het zorgt ervoor dat dezelfde DNA-sequentie codeert voor meerdere verschillende eiwitten.
Gerelateerd artikel: Nucleïnezuren: structuur, functie, typen en voorbeelden
Introns kunnen zich vormen micro-RNA (miRNA), dat helpt bij het omhoog of omlaag reguleren van genexpressie. Micro-RNA's zijn enkele strengen van RNA-moleculen die gewoonlijk ongeveer 22 nucleotiden hebben. Ze zijn betrokken bij genexpressie na transcriptie en RNA-silencing die genexpressie remt, zodat de cellen stoppen met het maken van bepaalde eiwitten. Een manier om aan miRNA's te denken, is je voor te stellen dat ze een kleine interferentie bieden die mRNA onderbreekt.
Hoe worden introns verwerkt?
Tijdens transcriptie kopieert de cel het gen om pre-mRNA en omvat zowel introns als exons. De cel moet vóór translatie de niet-coderende gebieden uit mRNA verwijderen. Door RNA-splitsing kan de cel intronsequenties verwijderen en de exons samenvoegen om coderende nucleotidesequenties te maken. Deze spliceosomale actie creëert rijp mRNA van het intronverlies dat kan doorgaan tot translatie.
Spliceosomen, die enzymcomplexen zijn met een combinatie van RNA's en eiwitten, voeren RNA-splitsing in de cellen om mRNA te maken dat alleen coderende sequenties heeft. Als ze de introns niet verwijderen, kan de cel de verkeerde eiwitten of helemaal niets maken.
Introns hebben een markersequentie of splitsingsplaats die een spliceosoom kan herkennen, zodat het weet waar het op elk specifiek intron moet knippen. Vervolgens kan het spliceosoom de exon-stukken aan elkaar lijmen of afbinden.
Alternatieve splitsing, zoals we eerder vermeldden, stelt cellen in staat om twee of meer vormen van mRNA van hetzelfde gen te vormen, afhankelijk van hoe het is gesplitst. De cellen in mensen en andere organismen kunnen verschillende eiwitten maken van mRNA-splitsing. Gedurende alternatieve splicingwordt één pre-mRNA op twee of meer manieren gesplitst. Splicing creëert verschillende rijpe mRNA's die coderen voor verschillende eiwitten.