שחבור השחבור או תהליך RNA, הוא תופעה המתרחשת אורגניזמים איקריוטיים לאחר התעתיק של DNA כדי RNA ו כרוך הסרת אינטרונים של גן, שמירת אקסונים. זה נחשב חיוני בביטוי גנים.
זה מתרחש דרך אירועים של ביטול הקשר הפוספודיאסטר בין אקסונים לאינטרונים ואיחוד הקשר העוקב של האקסונים. שחבור מתרחש בכל סוגי ה- RNA, אולם הוא רלוונטי יותר במולקולת ה- RNA של המסנג'ר. זה יכול להופיע גם במולקולות DNA וחלבון.
מקור: מאת BCSteve, מ- Wikimedia Commons
יכול להיות שכאשר מורכבים אקסונים הם עוברים סידור או שינוי כלשהו. אירוע זה מכונה שחבור אלטרנטיבי ויש לו השלכות ביולוגיות חשובות.
ממה זה מורכב?
גן הוא רצף DNA עם המידע הדרוש לביטוי פנוטיפ. מושג הגן אינו מוגבל בקפדנות לרצפי DNA המתבטאים כחלבונים.
"הדוגמה" המרכזית של הביולוגיה כוללת את התמלול ה- DNA למולקולת ביניים, RNA messenger. זה בתורו מתורגם לחלבונים בעזרת ריבוזומים.
עם זאת, באורגניזמים אקולוגיים מופרעות רצפי גנים ארוכים אלה על ידי סוג של רצף שאינו הכרחי לגן המדובר: אינטרונים. על מנת שהתרגום RNA של המסנגן יתורגם ביעילות, יש להסיר אינטרונים אלה.
שחבור RNA הוא מנגנון המערב תגובות כימיות שונות המשמשות להסרת יסודות המשבשים את רצף הגן מסוים. האלמנטים השומרים נקראים אקסונים.
איפה זה קורה?
השברוזוזום הוא קומפלקס חלבונים ענק שמזרז את שלבי השחבור. זה מורכב מחמישה סוגים של RNA גרעינים קטנים הנקראים U1, U2, U4, U5 ו- U6, כמו גם סדרה של חלבונים.
משערים כי השחבור לוקח חלק בקיפול ה- pre-mRNA כדי ליישר אותו נכון לשני האזורים שבהם יתבצע תהליך השחבור.
קומפלקס זה מסוגל לזהות את רצף הקונצנזוס שלרוב האינטרונים יש בסופו של דבר 5 'ו- 3'. יש לציין כי גנים נמצאו במטאזואנים שאין להם רצפים אלו ומשתמשים בקבוצה אחרת של RNA גרעיני קטנים לצורך הכרתם.
סוגים
בספרות, בדרך כלל מיושם המונח שחבור על התהליך הכרוך ב- RNA Messenger. עם זאת, ישנם תהליכי שחבור שונים המתרחשים ביומולקולות חשובות אחרות.
חלבונים יכולים גם לעבור שחבור, במקרה זה זהו רצף חומצות אמינו שמוסר מהמולקולה.
השבר שהוסר נקרא "אינטין". תהליך זה מתרחש באופן טבעי באורגניזמים. הביולוגיה המולקולרית הצליחה ליצור טכניקות שונות תוך שימוש בעקרון זה הכרוך בתמרון של חלבונים.
באופן דומה, שחבור מתרחש גם ברמת ה- DNA. לפיכך, שתי מולקולות DNA שהופרדו בעבר מסוגלות להצטרף באמצעות קשרים קוולנטיים.
סוגים של שחבור RNA
מצד שני, תלוי בסוג ה- RNA, ישנן אסטרטגיות כימיות שונות בהן הגן יכול להיפטר מאינטרונים. שחבור במיוחד של טרום mRNA הוא תהליך מסובך, מכיוון שהוא כרוך בסדרת צעדים שמסולזים על ידי השברוזוזום. מבחינה כימית התהליך מתרחש על ידי תגובות טרנס-אסטרציה.
בשמרים, למשל, התהליך מתחיל במחשוף של אזור 5 'באתר הזיהוי, "לולאה" האינטרון-אקסון נוצרת באמצעות קשר פוספודיאסטר 2'-5'. התהליך ממשיך ביצירת פער באזור ה -3 'ולבסוף מתרחש איחוד של שני האקסונים.
חלק מהאינטרונים המשבשים את הגנים הגרעיניים והמיטוכונדריאליים ניתנים לשחבור ללא צורך באנזימים או אנרגיה, אלא באמצעות תגובות טרנס-אסטרציה. תופעה זו נצפתה באורגניזם התרמפילה Tetrahymena.
לעומת זאת, מרבית הגנים הגרעיניים שייכים לקבוצת האינטרונים הזקוקים למכונות כדי לזרז את תהליך ההסרה.
שחבור אלטרנטיבי
בבני אדם דווח כי ישנם כ -90,000 חלבונים שונים והייתה בעבר חשיבה שחייב להיות מספר זהה של גנים.
עם הגעתן של טכנולוגיות חדשות ופרויקט הגנום האנושי, ניתן היה להסיק שיש לנו רק כ 25,000 גנים. אז איך יתכן שיש לנו כל כך הרבה חלבון?
לא ניתן להרכיב את האקסונים באותו הסדר בו הועברו לתוכנית ה- RNA, אך יתכן והם מסודרים על ידי קביעת שילובים חדשים. תופעה זו מכונה שחבור אלטרנטיבי. מסיבה זו גן תעתוק יחיד יכול לייצר יותר מסוג חלבון אחד.
אי התאמה זו בין מספר החלבונים למספר הגנים הוסרה בשנת 1978 על ידי החוקר גילברט, והותירה אחריה את המושג המסורתי "לגן יש חלבון".
מקור: מאת המכון הלאומי לחקר הגנום האנושי (http://www.genome.gov/Images/EdKit/bio2j_large.gif), באמצעות Wikimedia Commons
מאפיינים
עבור Kelemen et al. (2013) "אחד מתפקידיו של אירוע זה הוא להגדיל את המגוון של RNAs messenger, בנוסף לוויסות היחסים בין חלבונים, בין חלבונים לחומצות גרעין ובין חלבונים וממברנות."
לדברי מחברים אלה, "שחבור אלטרנטיבי אחראי על ויסות מיקום החלבונים, תכונותיהם האנזימטיות והאינטראקציה שלהם עם ליגנדים". זה קשור גם לתהליכי בידול התא והתפתחות של אורגניזמים.
לאור האבולוציה נראה שזה מנגנון חשוב לשינוי, שכן נמצא כי שיעור גבוה של אורגניזמים אוקריוטים גבוהים יותר סובל מאירועים גבוהים של שחבור אלטרנטיבי. בנוסף למלא תפקיד חשוב בבידול של מינים ובהתפתחות הגנום.
שחבור אלטרנטיבי וסרטן
ישנן עדויות לכך שכל טעות בתהליכים אלה עלולה להוביל לתפקוד לא תקין של התא, ולהביא לתוצאות חמורות על האדם. בין פתולוגיות פוטנציאליות אלה, סרטן בולט.
מסיבה זו הוצע שחבור אלטרנטיבי כסמן ביולוגי חדש לתנאים חריגים אלה בתאים. באופן דומה, אם ניתן להבין את בסיס המנגנון שבאמצעותו מתרחשת המחלה, ניתן היה להציע פתרונות עבורם.
הפניות
- ברג, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). בִּיוֹכִימִיָה. התהפכתי.
- De Conti, L., Baralle, M., & Buratti, E. (2013). הגדרת אקסון ואינטרון בשחבור לפני mRNA. ביקורות בין-תחומיות של ווילי: RNA, 4 (1), 49–60.
- קלמן, או., קונברטיני, פ., ג'אנג, ז., ון, י., שן, מ., פאלייבה, מ., וסטם, ש. (2013). פונקציה של שחבור אלטרנטיבי. גן, 514 (1), 30-30.
- למונד, א '(1993). השפיץ. Bioessays, 15 (9), 595-603.
- רוי, ב., האופט, ל.מ., וגריפית'ס, ל.ר (2013). סקירה: שחבור אלטרנטיבי (AS) של גנים כגישה לייצור מורכבות חלבונים. גנומיקה עכשווית, 14 (3), 182–194.
- Vila - Perelló, M., & Muir, TW (2010). יישומים ביולוגיים של שחבור חלבון. תא, 143 (2), 191-200.
- Liu, J., Zhang, J., Huang, B., & Wang, X. (2015). מנגנון שחבור אלטרנטיבי ויישומו באבחון וטיפול בלוקמיה. כתב העת הסיני לרפואת מעבדה, 38 (11), 730–732.