- ประกอบด้วยอะไรบ้าง?
- มันเกิดขึ้นที่ไหน?
- ประเภท
- ประเภทของการเชื่อมต่อ RNA
- การประกบทางเลือก
- คุณสมบัติ
- ทางเลือกประกบและมะเร็ง
- อ้างอิง
การประกบหรือกระบวนการประกบอาร์เอ็นเอเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตหลังจากการถอดความจากดีเอ็นเอเป็นอาร์เอ็นเอและเกี่ยวข้องกับการกำจัดอินตรอนของยีนโดยการรักษาเอ็กซอน ถือเป็นสิ่งสำคัญในการแสดงออกของยีน
มันเกิดขึ้นจากเหตุการณ์การขจัดพันธะฟอสโฟดีสเตอร์ระหว่าง exons และ intron และการรวมกันของพันธะระหว่าง exons ในภายหลัง การประกบเกิดขึ้นใน RNA ทุกประเภทอย่างไรก็ตามมีความเกี่ยวข้องมากกว่าในโมเลกุล RNA ของผู้ส่งสาร นอกจากนี้ยังสามารถเกิดขึ้นใน DNA และโมเลกุลของโปรตีน
ที่มา: โดย BCSteve จาก Wikimedia Commons
อาจเป็นไปได้ว่าเมื่อมีการรวมตัวกันของ exons พวกเขาได้รับการจัดเตรียมหรือการเปลี่ยนแปลงรูปแบบใด ๆ เหตุการณ์นี้เรียกว่าการประกบทางเลือกและมีผลทางชีววิทยาที่สำคัญ
ประกอบด้วยอะไรบ้าง?
ยีนเป็นลำดับดีเอ็นเอที่มีข้อมูลที่จำเป็นในการแสดงฟีโนไทป์ แนวคิดเรื่องยีนไม่ได้ จำกัด เฉพาะลำดับดีเอ็นเอที่แสดงเป็นโปรตีนอย่างเคร่งครัด
"ความเชื่อ" ที่เป็นศูนย์กลางของชีววิทยาเกี่ยวข้องกับกระบวนการถ่ายทอดดีเอ็นเอไปยังโมเลกุลระดับกลางซึ่งก็คืออาร์เอ็นเอของผู้ส่งสาร สิ่งนี้จะถูกแปลเป็นโปรตีนด้วยความช่วยเหลือของไรโบโซม
อย่างไรก็ตามในสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตลำดับของยีนที่ยาวเหล่านี้ถูกขัดจังหวะโดยลำดับประเภทที่ไม่จำเป็นสำหรับยีนที่เป็นปัญหานั่นคืออินตรอน เพื่อให้การแปล RNA ของผู้ส่งสารมีประสิทธิภาพต้องลบอินตรอนเหล่านี้ออก
RNA splicing เป็นกลไกที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาทางเคมีต่างๆที่ใช้ในการกำจัดองค์ประกอบที่ขัดขวางลำดับของยีนบางชนิด องค์ประกอบที่ได้รับการอนุรักษ์เรียกว่า exons
มันเกิดขึ้นที่ไหน?
Spliceosome เป็นโปรตีนที่ซับซ้อนขนาดใหญ่ที่เร่งกระบวนการเชื่อมต่อ ประกอบด้วย RNA นิวเคลียร์ขนาดเล็กห้าชนิดที่เรียกว่า U1, U2, U4, U5 และ U6 รวมทั้งโปรตีนหลายชนิด
มีการคาดเดาว่าการประกบจะมีส่วนร่วมในการพับ pre-mRNA เพื่อจัดแนวให้ถูกต้องกับทั้งสองบริเวณที่จะเกิดกระบวนการต่อรอย
คอมเพล็กซ์นี้สามารถรับรู้ลำดับฉันทามติที่อินตรอนส่วนใหญ่อยู่ใกล้ปลาย 5 'และ 3' ควรสังเกตว่ามีการค้นพบยีนใน Metazoans ที่ไม่มีลำดับเหล่านี้และใช้ RNA นิวเคลียร์ขนาดเล็กอีกกลุ่มหนึ่งในการรับรู้
ประเภท
ในวรรณคดีมักใช้คำว่า splicing กับกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับ messenger RNA อย่างไรก็ตามมีกระบวนการประกบที่แตกต่างกันที่เกิดขึ้นในสารชีวโมเลกุลที่สำคัญอื่น ๆ
โปรตีนสามารถผ่านการประกบกันได้เช่นกันในกรณีนี้เป็นลำดับกรดอะมิโนที่หลุดออกจากโมเลกุล
ส่วนที่นำออกเรียกว่า "intein" กระบวนการนี้เกิดขึ้นตามธรรมชาติในสิ่งมีชีวิต อณูชีววิทยามีการจัดการเพื่อสร้างเทคนิคต่างๆโดยใช้หลักการนี้ซึ่งเกี่ยวข้องกับการจัดการกับโปรตีน
ในทำนองเดียวกัน splicing ยังเกิดขึ้นในระดับ DNA ดังนั้นโมเลกุลของดีเอ็นเอสองตัวที่ถูกแยกออกจากกันก่อนหน้านี้จึงสามารถรวมเข้าด้วยกันโดยใช้พันธะโคเวเลนต์
ประเภทของการเชื่อมต่อ RNA
ในทางกลับกันขึ้นอยู่กับชนิดของ RNA มีกลยุทธ์ทางเคมีที่แตกต่างกันซึ่งยีนสามารถกำจัดอินตรอนได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการประกบก่อน mRNA เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนเนื่องจากเกี่ยวข้องกับชุดของขั้นตอนที่เร่งปฏิกิริยาโดยการประกบกัน ในทางเคมีกระบวนการเกิดขึ้นโดยปฏิกิริยาทรานเอสเตอริฟิเคชัน
ตัวอย่างเช่นในยีสต์กระบวนการเริ่มต้นด้วยความแตกแยกของบริเวณ 5 'ที่ไซต์การรับรู้ "ลูป" ภายใน - exon เกิดขึ้นผ่านพันธะฟอสโฟดิสเตอร์ 2'-5' กระบวนการนี้ดำเนินต่อไปพร้อมกับการก่อตัวของช่องว่างในพื้นที่ 3 'และในที่สุดการรวมกันของทั้งสองก็เกิดขึ้น
อินตรอนบางตัวที่ขัดขวางยีนนิวเคลียร์และไมโทคอนเดรียสามารถต่อกันได้โดยไม่ต้องใช้เอนไซม์หรือพลังงาน แต่ต้องทำปฏิกิริยาทรานเอสเตอริฟิเคชัน ปรากฏการณ์นี้พบในสิ่งมีชีวิตเทตตราไฮมีนาเทอร์โมฟิลา
ในทางตรงกันข้ามยีนนิวเคลียร์ส่วนใหญ่อยู่ในกลุ่มของอินตรอนที่ต้องใช้เครื่องจักรเพื่อเร่งกระบวนการกำจัด
การประกบทางเลือก
ในมนุษย์มีรายงานว่ามีโปรตีนประมาณ 90,000 ชนิดและก่อนหน้านี้เคยคิดว่าจะต้องมียีนจำนวนเท่ากัน
ด้วยการมาถึงของเทคโนโลยีใหม่ ๆ และโครงการจีโนมของมนุษย์สรุปได้ว่าเรามียีนเพียง 25,000 ยีนเท่านั้น เป็นไปได้อย่างไรที่เรามีโปรตีนมาก?
เอ็กซอนอาจไม่สามารถประกอบในลำดับเดียวกับที่ถูกถอดความเป็น RNA แต่อาจจัดเรียงโดยการสร้างชุดค่าผสมใหม่ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการประกบทางเลือก ด้วยเหตุนี้ยีนที่ถอดความเพียงตัวเดียวจึงสามารถสร้างโปรตีนได้มากกว่าหนึ่งชนิด
ความไม่ลงรอยกันระหว่างจำนวนโปรตีนและจำนวนยีนนี้ได้รับการอธิบายโดยนักวิจัยกิลเบิร์ตในปี พ.ศ. 2521 โดยทิ้งแนวคิดดั้งเดิมที่ว่า "สำหรับยีนมีโปรตีน"
ที่มา: โดยสถาบันวิจัยจีโนมมนุษย์แห่งชาติ (http://www.genome.gov/Images/EdKit/bio2j_large.gif) ผ่าน Wikimedia Commons
คุณสมบัติ
สำหรับ Kelemen et al. (2013) "หนึ่งในหน้าที่ของเหตุการณ์นี้คือการเพิ่มความหลากหลายของ RNA ของผู้ส่งสารนอกเหนือจากการควบคุมความสัมพันธ์ระหว่างโปรตีนระหว่างโปรตีนกับกรดนิวคลีอิกและระหว่างโปรตีนและเยื่อหุ้มเซลล์"
ตามที่ผู้เขียนเหล่านี้กล่าวว่า "การประกบทางเลือกมีหน้าที่ในการควบคุมตำแหน่งของโปรตีนคุณสมบัติของเอนไซม์และปฏิสัมพันธ์กับลิแกนด์" มันยังเกี่ยวข้องกับกระบวนการสร้างความแตกต่างของเซลล์และการพัฒนาของสิ่งมีชีวิต
ในแง่ของวิวัฒนาการดูเหมือนว่าจะเป็นกลไกสำคัญในการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากพบว่าสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตในสัดส่วนที่สูงขึ้นนั้นประสบกับเหตุการณ์ที่เกิดจากการประกบกันทางเลือกสูง นอกเหนือจากการมีบทบาทสำคัญในการสร้างความแตกต่างของสายพันธุ์และวิวัฒนาการของจีโนม
ทางเลือกประกบและมะเร็ง
มีหลักฐานว่าความผิดพลาดใด ๆ ในกระบวนการเหล่านี้สามารถนำไปสู่การทำงานที่ผิดปกติของเซลล์ซึ่งส่งผลร้ายแรงต่อแต่ละบุคคล ในบรรดาพยาธิสภาพที่อาจเกิดขึ้นเหล่านี้มะเร็งมีความโดดเด่น
ด้วยเหตุนี้จึงมีการเสนอการประกบทางเลือกเป็นเครื่องหมายทางชีววิทยาใหม่สำหรับสภาวะผิดปกติเหล่านี้ในเซลล์ ในทำนองเดียวกันหากสามารถเข้าใจพื้นฐานของกลไกที่ทำให้เกิดโรคได้อย่างเต็มที่ก็สามารถเสนอแนวทางแก้ไขได้
อ้างอิง
- Berg, JM, Stryer, L. , และ Tymoczko, JL (2007) ชีวเคมี. ฉันย้อนกลับ
- De Conti, L. , Baralle, M. , & Buratti, E. (2013). นิยาม Exon และ intron ในการเชื่อมก่อน mRNA Wiley Interdisciplinary Reviews: RNA, 4 (1), 49–60
- Kelemen, O. , Convertini, P. , Zhang, Z. , Wen, Y. , Shen, M. , Falaleeva, M. , & Stamm, S. (2013) ฟังก์ชั่นของการประกบทางเลือก ยีน, 514 (1), 1–30
- Lamond, A. (1993). การประกบกัน. Bioessays, 15 (9), 595-603
- Roy, B. , Haupt, LM และ Griffiths, LR (2013) บทวิจารณ์: Alternative Splicing (AS) ของยีนในฐานะแนวทางในการสร้างความซับซ้อนของโปรตีน Genomics ปัจจุบัน, 14 (3), 182–194
- Vila - Perelló, M. , & Muir, TW (2010) การใช้งานทางชีวภาพของการประกบโปรตีน เซลล์, 143 (2), 191-200
- Liu, J. , Zhang, J. , Huang, B. , & Wang, X. (2015). กลไกของการประกบทางเลือกและการประยุกต์ใช้ในการวินิจฉัยและการรักษามะเร็งเม็ดเลือดขาว Chinese Journal of Laboratory Medicine, 38 (11), 730–732.