Splicing

• Genová regulace, jehož součástí je sestřih, byla nejprve studována v jednoduchých bakteriálních systémech. Většina bakteriálních transkriptů RNA však nepodléhá sestřihu a jsou přímo kódovány DNA.
• V roce 1977 vědci u adenovirů, které infikují a replikují se v savčích buňkách, identifikovali řadu molekul RNA, které nazvali „mozaiky“. Tyto mozaiky obsahovaly všechny sekvence ze zralých RNA a také části, které se začaly nazývat intervenující sekvence neboli introny.
• Později byly introny nalezeny v mnoha dalších virových a eukaryotických genech, včetně genů pro hemoglobin a imunoglobulin.
• Sestřih RNA transkriptů byl poté pozorován v několika in vitro systémech odvozených z eukaryotických buněk, včetně odstranění intronů z transferové RNA v kvasinkových bezbuněčných extraktech.
• Tato pozorování potvrdila hypotézu, že sestřih počátečních transkriptů poskytuje zralou mRNA.

 

Geny (hlavně geny kódující bílkoviny) obsažené v DNA jsou tvořeny sekvencí střídajících se exonů a intronů. Exony (kódující části) nesou informace ke stavbě bílkovin a introny (nekódující části) žádnou takovou informaci nenesou. Při přepisu z DNA na pre-mRNA jsou zachovány sekvence exonů

 

i intronů. Tato počáteční pre-mRNA pak prochází procesem sestřihu, při kterém jsou introny odstraněny. Zralá mRNA, skládající se pouze z exonů, je pak exportována do cytoplazmy a následně do ribozomu, aby se stala šablonou pro tvorbu bílkovin.

Biochemický mechanismus, kterým k sestřihu dochází, byl studován v řadě systémů a nyní je poměrně dobře znám. Introny jsou odstraněny z primárních transkriptů štěpením v sekvencích nazývaných místa sestřihu. Tato místa se nacházejí na 5′ a 3′ koncích intronů. Je známo, že tyto konsenzuální sekvence jsou kritické, protože změna jednoho z konzervovaných nukleotidů vede k inhibici sestřihu.

Na obrázcích jsou znázorněna místa sestřihu a dva kroky vedoucí k sestřihu. V rámci intronů je pro sestřih vyžadováno dárcovské místo (5' konec intronu), místo větvení (blízko 3' konce intronu) a akceptorové místo (3' konec intronu):

• Dárcovské místo je invariantní sekvenci GU (guanin a uracil) na 5' konci intronu.
• Místo větvení (branchpoint) zahrnuje A (adenin).
• Akceptorové místo je invariantní AG (adenin a guanin) sekvencí na 3' konci intronu.
• Mezi sekvencí AG a A je oblast s vysokým obsahem pyrimidinů (cytosin a uracil) nebo polypyrimidinového traktu.

Spliceozom se nachází v jádře buněk a obsahuje spolu s dalšími bílkovinami množství malých ribonukleoproteinů (snRNPs, vyslovováno "snurps"), které jsou schopné katalyzovat chemické reakce účastnící se sestřihu.

Autosplicing znamená, že molekuly samostatně katalyzují sestřih své vlastní struktury. Je to vzácnější mechanismus, který se většinou vyskytuje u ribozymů. Autosplicing probíhá v mitochondriích, plastidech a některých bakteriích, neboť obsahují autokatalycké introny schopné vyříznutí bez zásahu spliceozomů.

Alternativní splicing (sestřih) znamená, že sestřihu pre-mRNA může být dosaženo několika mechanismy, tedy pre-mRNA může být sestřihána několika způsoby. Tento mechanismus má za následek, že z jednoho genu u eukaryot může vzniknout více různých bílkovin, a tím se zvyšuje bohatost eukaryotického proteomu.^[1] Více variant sestřihu jednoho řetězce pre-mRNA tak může regulovat strukturu budoucích bílkovin.

Alternativní sestřih byl poprvé pozorován v roce 1977. Vědci zjistili, že první transkripovaná RNA produkovaná virem adenoviru typu 2 v jeho pozdní fázi prošla různými sestřihy, což vedlo ke vzniku mRNA kódující různé virové bílkoviny. V roce 1981 byl prozkoumán první alternativní sestřih transkriptu normálního genu. V současnosti víme, že alternativní sestřih je v buňkách běžný a je jedním z nejsložitějších biologických mechanismů u eukaryot.

• mRNA
• Intron
• Exon
• snRNA
• Trans-splicing

V tomto článku byly použity překlady textů z článků Spleißen (Biologie) na německé Wikipedii a RNA splicing na anglické Wikipedii.

•   Obrázky, zvuky či videa k tématu Splicing na Wikimedia Commons