DNA to odziedziczony materiał, który mówi organizmom, czym one są i co każda komórka powinna zrobić. Cztery nukleotydy układają się w sparowane sekwencje w określonej z góry kolejności specyficznej dla genomu gatunku i osobnika. Na pierwszy rzut oka tworzy to całą różnorodność genetyczną w obrębie danego gatunku, a także między gatunkami.
Jednak po bliższym zbadaniu okazuje się, że w DNA jest znacznie więcej.
Na przykład proste organizmy mają zwykle tyle samo lub więcej genów, co ludzki genom. Biorąc pod uwagę złożoność ludzkiego ciała w porównaniu z muszką owocową czy nawet prostszymi organizmami, trudno to zrozumieć. Odpowiedź leży w tym, jak złożone organizmy, w tym ludzie, wykorzystują swoje geny w bardziej skomplikowany sposób.
Funkcja sekwencji DNA egzonów i intronów
Różne sekcje genu można ogólnie podzielić na dwie kategorie:
- Regiony kodujące
- Regiony niekodujące
Regiony niekodujące nazywają się introny. Zapewniają organizację lub rodzaj rusztowania dla regionów kodujących genu. Regiony kodujące nazywają się
egzony. Kiedy myślisz o „genach”, prawdopodobnie myślisz konkretnie o eksonach.Często region genu, który będzie kodował, zamienia się z innymi regionami, w zależności od potrzeb organizmu. Dlatego każda część genu może działać jako niekodująca sekwencja intronowa lub jako sekwencja kodująca egzon.
Zazwyczaj w genie znajduje się wiele regionów eksonów, przerywanych sporadycznie przez introny. Niektóre organizmy mają więcej intronów niż inne. Geny ludzkie składają się z około 25 procent intronów. Długość regionów egzonów może wahać się od małej garstki zasad nukleotydowych do tysięcy zasad.
Centralny dogmat i posłaniec RNA
Egzony to regiony genu, które przechodzą proces transkrypcji i translacji. Proces jest złożony, ale uproszczona wersja jest powszechnie określana jako „centralny dogmat” i wygląda tak:
DNA ⇒ RNA ⇒ Białko
RNA jest prawie identyczny z DNA i służy do kopiowania, lub rozpisać DNA i przenieść go z jądra do rybosomu. Rybosom tłumaczy kopię, aby postępować zgodnie z instrukcjami dotyczącymi budowania nowych białek.
W tym procesie podwójna helisa DNA rozpina się, pozostawiając odsłoniętą połowę każdej pary zasad nukleotydowych, a RNA tworzy kopię. Kopia nazywa się komunikatorem RNA lub mRNA. Rybosom odczytuje aminokwasy w mRNA, które są w zestawach trójek zwanych kodonami. Istnieje dwadzieścia aminokwasów.
Gdy rybosom odczytuje mRNA, jeden kodon na raz, przenosi RNA (tRNA) wprowadzają do rybosomu prawidłowe aminokwasy, które mogą wiązać się z każdym aminokwasem podczas jego odczytywania. Tworzy się łańcuch aminokwasów, aż do powstania cząsteczki białka. Bez żywych istot przestrzegających centralnego dogmatu życie skończyłoby się bardzo szybko.
Okazuje się, że egzony i introny odgrywają istotną rolę w tej i innych funkcjach.
Znaczenie egzonów w ewolucji
Do niedawna biolodzy nie byli pewni, dlaczego replikacja DNA obejmowała wszystkie sekwencje genów, nawet regiony niekodujące. To były introny.
Introny są splatane, a egzony połączone, ale łączenie można przeprowadzić selektywnie i w różnych kombinacjach. Proces ten tworzy inny rodzaj mRNA, pozbawiony wszystkich intronów i zawierający tylko eksony, zwany dojrzałe mRNA.
Różne dojrzałe molekuły informacyjnego RNA, w zależności od procesu splicingu, stwarzają możliwość translacji różnych białek z tego samego genu.
Zmienność możliwa dzięki egzonom i Splicing RNA lub alternatywny splicing pozwala na szybsze skoki w ewolucji. Alternatywny splicing stwarza również możliwość większej różnorodności genetycznej w populacjach, różnicowania komórek i bardziej złożonych organizmów z mniejszą ilością DNA.
Powiązane treści biologii molekularnej:
- Kwasy nukleinowe: Struktura, funkcja, typy i przykłady
- Centralny dogmat (ekspresja genów): Definicja, kroki, regulacja