Альтернативный сплайсинг — это вариант сплайсинга матричных РНК (мРНК), при котором в ходе экспрессии гена на основе одного и того же первичного транскрипта (пре-мРНК) происходит образование нескольких зрелых мРНК. Структурные и функциональные различия образовавшихся транскриптов могут быть вызваны как выборочным включением в зрелую мРНК экзонов первичного транскрипта, так и сохранением в ней частей интронов.
Его также называют альтернативного сплайсинга РНК. В обычном ДНК перевод, специализированных белков создать РНК (мРНК) из ДНК шаблона. Эта мРНК затем находит свой путь к рибосоме, где РНК код перевода в структуру нового белка. В альтернативном сращивании, взаимодействие между различными белками, клеткой и окружающей средой может привести к тому, что различные сегменты исходной ДНК будут опущены из мРНК. Когда это происходит, альтернативная мРНК переводится в совершенно другой белок.
Белки различаются только основным расположением их аминокислот, что диктуется мРНК. Как только это будет изменено, функция протеина изменяет. Используя метод альтернативного сплайсинга, организмы могут производить гораздо больше белков, чем может указывать их ДНК. Например, у людей есть около 20 000 генов, которые кодируют белок. Однако, подуманы, что будут над 100 000 различными протеинами в человеческом теле. Альтернативные сплайсинга создает эти различные формы.
Как Работает Альтернативный Сплайсинг?
Альтернативный сплайсинг происходит после первичной мРНК создается из ДНК. Этот процесс называется транскрипцией, а на язык РНК и ДНК в основном такие же. Оба они полагаются на 4 нуклеотидных основания. Когда рибосома считывает этот язык, он переводит сообщение на язык белка, который состоит из 21 аминокислоты.
Поэтому, прежде чем первичная мРНК будет переведена в белок, она должна быть сначала изменена и отредактирована. В нормальное сращивание, специальное белка и РНК комплекс под названием spliceosome присоединяется к первичной мРНК. Первичная мРНК имеет различные регионы, называемые интроны и экзоны. Эти области смешиваются, и интроны должны быть удалены, чтобы создать функциональный белок.
Spliceosome специально оборудовано для того чтобы извлечь introns. Spliceosomes состоят из четырех различных субъединиц, называемых малыми ядерными ribonucleoproteins (snRNP или “snurp”). Каждый “snurp” имеет два маленьких ядерных РНК (snRNAs). Эти специальные пряди РНК содержат последовательности нуклеотидов, которые соответствуют определенным местоположениям в экзонах и связываются с ними. Часть протеина spliceosome после этого действует как энзим, извлекая introns и связывая exons совместно. Эта сплайсированная мРНК теперь готова быть переведенным в протеин.
Однако, другой соединять может также осуществить. Пока весь механизм хорошо не понят, знано что некоторые химические факторы могут простимулировать spliceosome для того чтобы работать в другой способ. Может быть дан сигнал об исключении экзона или даже нескольких экзонов из окончательной мРНК. Другие сигналы и пути могут заставить spliceosome оставить интроны нетронутыми или пропустить большие участки белка. Наши тела имеют много различных польз для протеинов, и могут часто использовать такой же светокопии дна для того чтобы сделать много из этих протеинов. Конкретные примеры см. в разделе примеры. Ниже приведена обобщающая Диаграмма, показывающая различные способы, которыми spliceosome может альтернативно соединить первичную РНК.
Есть еще одна форма альтернативного сплайсинга, известный как транс-сплайсинга, в котором экзоны двух разных генов собираются вместе spliceosome. Этот генетический процесс наблюдалась только в нескольких одноклеточных организмов, но может помочь объяснить их генетического разнообразия без полового размножения. В то время как половые размножающиеся организмы должны размножаться, чтобы смешивать их генетику и производить новые сорта, эти организмы могут делать это намного быстрее. Эта форма альтернативного сплайсинга может легко создать совершенно новые функции в этих организмах, которые могут оказаться полезными.
Примеры альтернативного Сплайсинга
Гены Neurexin
У людей есть 3 гены, кодирующие семейство белков, известных как neurexins. Эти белки встраиваются в плазматическую мембрану. Они простираются из плазменной мембраны и в пространство между нервами. Здесь они связываются с белком из другой нервной клетки. Этот белковый комплекс удерживает клетки на месте. Пока только 3 различных Гена которые кодируют для neurexins, над 3.000 различными протеинами в семье neurexin.
Это возможно через альтернативный соединять. По мере того как spliceosome обрабатывает основные молекулы mRNA от этих генов, он повлиян на несколькими генов промотора, молекулами в клетке, и другими сигналами. Это влияние, которое экзоны включаются в окончательную мРНК. Альтернативный соединять может сделать протеины более большим или более малым, или с отсытствиями зон, но он вообще все еще производит работая протеин. В этом путе, каждое изменение клетчатой окружающей среды или внеклеточный сигнал создают по-разному протеин с немножко по-разному функцией.
В то время как все neurexin белков будет функционировать в холдинг вместе синапс между двумя нервами, изменения, произведенные предположил, чтобы сделать несколько вещей. Во-первых, это может изменить сигнал, перемещающийся между двумя нейронами. Это может создать необходимый эффект для обработки сигнала мозгом. Различные белки могут использоваться в разное время, в разных клетках, в одном и том же животном. Это может быть необходимо, чтобы приспособить много различных сред внутри организма, и убедиться, что нейроны работают должным образом.
Когда ученый наблюдал те же гены у рыб, они находили что-то интересное. В то время как рыбы также имеют эти гены, они не могут соединить гены в почти столько же альтернатив. Это приводит ученых к гипотезе о том, что альтернативное сращивание может быть использовано для изменения этих генов таким образом, чтобы они были специфичными для определенных частей мозга. Таким образом, альтернативное сращивание может быть своего рода «системой индексации» для мозга. Это может быть причиной того, что люди могут хранить так много дополнительной информации и имеют такую эффективную долгосрочную память.
Изготовление Антител
В подобном процессе, человеческое тело делает антитела для того чтобы воевать бактерии, вирусы, и чужеродные тела которые заражают ткани. Для этого тело должно сделать антителоили белок, который специально разработан, чтобы придерживаться захватчика. Эти белки производятся в-лимфоцитов, которые содержат ДНК и оборудование для создания этих сложных белков. Однако есть проблема.
Лимфоцитам B нужно прикрепить протеин к себе, и им нужно выпустить антитело в bloodstream. Антитело в кровотоке будет связываться с захватчиками, позволяя иммунным клеткам нацеливаться на них. Путем прикреплять антитела сразу к лимфоцитам Б, эти клетки могут легко заглотать вверх оккупантов по мере того как они сталкиваются они. Для этого с минимальной энергией и путем использование такой же ДНК, эти иммунные клетки используют альтернативный соединять.
Последние два экзона в генетическом коде для антител особенные. Этих двух экзонов кодируют в области белка, который является гидрофобным, или сопротивляется воде. Эти регионы примазывается внутри гидрофобного ядра фосфолипидный бислой. Это эффективно блокирует их в клеточной мембране. Альтернативный сплайсинг просто удаляет эти два экзона. Теперь белка, будет служить той же цели, но он водорастворимый и могут путешествовать через кровь и жидкости.
По получать сигнал создать антитела, лимфоцит B должен создать много сразу для обоих и быть отпуском в тело. Для этого он активно расшифровывает ген для антитела быстро, чтобы создать как можно больше первичных транскриптов. Некоторые из этих будут обработаны для того чтобы сохранить гидродобную область, и некоторые сплисиосомес отрежут это вне. Таким образом, протеины для обеих польз созданы от такого же сигнала создать антитела. Альтернативное сращивание позволяет инициировать множество различных процессов из одного и того же сигнала транскрипции ДНК.
Викторина
1. Какова основная цель альтернативного сплайсинга?
А. Для создания вариантов белков
Б. , Чтобы помочь с метаболизмом
С. Чтобы ускорить процесс создания белков
Также является правильным. Альтернативный сплайсинг позволяет организмам хранить информацию для целого семейства генов в одном и том же месте. Поскольку гены можно редактировать, соединять по-разному и изменять, они могут создавать гораздо больше реальных белков, чем количество генов, которые у них есть.
2. Почему организмам нужно так много версий одного и того же белка?
А. Нет, это просто дополнительные генетические вариации
В. Для тысячи различных функций клетки в комплекте
С. Ученые не знают ответа
С. является правильным. Ученым еще предстоит полностью определить функцию альтернативного сплайсинга. Все вышеперечисленное может быть правильным, или ни одно из них. Это, кажется, связано с повышенной сложностью. Однако обычная плодовая муха — это один из организмов с наиболее сложными альтернативными схемами сплайсинга, которые мы изучили.
3. Как альтернативный сплайсинг может помочь создать интеллект?
А. При производстве различных белков, это может создать дополнительные нейронные связи
Б. Чем больше белка, тем умнее вы не
С. вряд ли альтернативного сплайсинга создает интеллект
Также является правильным. Альтернативное сращивание может существенно позволить мозгу отображать связи между различными нервами и назначать конкретные нервы для определенных задач. Это основа интеллекта и памяти. Чем больше специализированных связей имеет мозг, тем больше организм может запомнить и обработать.
Ссылки на литературу
- GeneCardsSuite. (2018, 28 февраля). NRXN1 гена (белка кодирования). Извлечено из Genecards.org: http://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=NRXN1
- Hartwell, L. Час., Hood, L., Goldberg, M. L., Reynolds, A. E., & Silver, L. M. (2011). Генетика: от Гены в геномах. Бостон: McGraw-Хилл.
- Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2008). Принципы биохимии. Нью-Йорк: W. H. Freeman и компании.
Данная статья размещена исключительно в общих познавательных целях посетителей и не является научным материалом, универсальной инструкцией или профессиональным медицинским советом, и не заменяет приём доктора. За диагностикой и лечением обращайтесь только к квалифицированным врачам, в государственных больницах и частных клиниках.
