Intron

Introner er definert som ikke-kodende områder av et gen som sammen med eksoner blir transkribert av RNA-polymeraser . Transkripsjonen av en DNA-sekvens fører til dannelsen av et primært transkript (pre-mRNA) som må spleises , prosessen som fører til fjerning av introner og dannelse av modne mRNA [1] . I komplekse organismer kan det primære RNA-transkriptet gjennomgå alternativ spleising, der eksoner kan kasseres og introner, eller deler av dem, i stedet kan bevares.

Introner er bare tilstede i eukaryoter og archaea , men ikke i eubakterier - hvor alt transkribert RNA forblir i mRNA (eller tRNA, rRNA) - som først forlot (forgrenet seg) fra den vanlige evolusjonslinjen av eukaryoter og archaea.

Et av hovedmålene til Human Genome Project var identifisering av alle gener som koder for proteinprodukter. Analysen avslørte at det reelle antallet proteinkodende gener er mellom 20 000 og 25 000. Den totale lengden av genomet som er okkupert av proteinkodende gener er omtrent 55 000 000 baser, tilsvarende omtrent 1, 9 % av hele genomet. [2]

Intron funksjon

Årsaken til eksistensen av introner har lenge blitt studert, siden ingenting i cellen er ubrukelig. Det er flere plausible forklaringer:

• introner kan inneholde forsterkere, dvs. sekvenser som fremmer transkripsjonen av neste gen til RNA, og øker polymerisasjonshastigheten til RNA-polymerase ;
• de regulerer alternativ spleising , som er avgjørende for syntesen av mange forskjellige proteiner;
• i tilfelle av overlappende gener eller gener i andre gener, kan de inneholde eksoner av andre gener ;
• inneholder miRNA ;
• de inneholder komplementære sekvenser til noen strekninger av DNA der de fungerer som genekspresjonsregulatorer;
• de kan føre til en økning i genetisk mangfold.

Opprinnelsen til introner og evolusjon

Opprinnelsen til alle introner er ennå ikke sikker, men det er utarbeidet tre hypoteser som imidlertid ikke tilfredsstiller hele det vitenskapelige samfunnet:

• kan stamme fra fragmenter av det virale genomet: noen virus (for eksempel retrovirus ), som integreres i DNA til vertsceller, kan ha etterlatt rester av deres genetiske arv, som har blitt overført til ikke-kodende områder av DNA, og dermed blitt inaktive.
• de kan være restene av eksoner som på grunn av alvorlige mutasjoner har blitt stilnet "frivillig" av cellen.
• kan være resultatet av " exon shuffling "-prosessen, antar denne teorien at introner tillater sammenstilling av de forskjellige funksjonelle enhetene til et protein i nye evolusjonært fordelaktige kombinasjoner.

Tidlige studier av genomiske DNA-sekvenser på et bredt spekter av organismer hadde vist at ekson-intronstrukturene til homologe gener i forskjellige organismer var svært varierende. [3] Nyere studier av hele eukaryote genomer har nå vist at lengden og tettheten av introner varierer betydelig mellom beslektede arter. For eksempel, mens det menneskelige genomet inneholder et gjennomsnitt på 8,4 introner / gen, inneholder encellede sopp Encephalitozoon cuniculi bare 0,0075 introner / gen.

Siden eukaryoter utviklet seg fra en felles stamfar, må det ha vært en stor gevinst eller tap av introner under evolusjonen.

Oppdagelse av introner

Introner ble opprinnelig oppdaget for første gang i gener som koder for adenovirusproteiner, [4] [5] og ble deretter identifisert i gener som koder for tRNA og rRNA.

Det faktum at gener splittes eller avbrytes av introner ble oppdaget i 1977 av Phillip Allen Sharp og Richard J. Roberts som mottok Nobelprisen i fysiologi eller medisin i 1993 for dette. [6]

Philip Allen Sharps forskerteam studerte β-globingenet i dyrkede museceller. Dette genet koder for et peptid på 146 aminosyrer som utgjør en del av hemoglobinmolekylet. Før denne oppdagelsen var forskerne overbevist om at en gensekvens var fullstendig ko-lineær med aminosyresekvensen til det kodede proteinet. Demonstrasjonen av eksistensen av introner var en oppdagelse som fullstendig endret synet på strukturen til gener og genomet til organismer. Forskere isolerte 1,5 kb pre-mRNA, som inneholder 5 'cap og 3' poly (A) halen, og viste at det var ko-lineært med genet som koder for det, mens mRNA 0,7 kb ikke var det. De konkluderte da med at et intron på 800 bp var tilstede i genet. Transkripsjon av genet produserer et pre-mRNA (1,5 kb) som inneholder intron- og eksonsekvenser og under spleiseprosessen blir intronet skåret ut og tilstøtende eksoner bundet sammen for å danne et modent mRNA. Det ble senere vist at β-globingenet inneholder to introner og at det andre mindre ikke ble oppdaget i tidlige søk.

Intronklassifisering

Ulike typer introner har blitt identifisert ved å undersøke strukturen til selve intronene ved DNA-sekvensanalyse. 4 klasser av introner er identifisert [7] :

• Introner i gener som koder for kjerneproteiner som fjernes fra spleisosomer (spleiseosomale introner);
• introner i nukleære og arkeale overførings-RNA-gener som fjernes fra proteiner (tRNA-introner);
• gruppe 1 selvspleisende introner som fjernes av ribozymer;

• gruppe 2 selvspleisende introner som fjernes av ribozymer.

Introner av gruppe 3 har blitt foreslått for å danne den femte familien, men lite er kjent om det biokjemiske apparatet som formidler spleisingen deres. De ser ut til å være relatert til gruppe 2-introner og muligens til spleisosomale introner. [8]

Karakteristikk av intronet

Generelt har en intronisk sekvens to ekstremt konserverte GT-nukleotider i 5'-enden, mens de to AG-nukleotidene finnes med en høy grad av konservering i 3'-enden. Intronet eksponerer også, i en avstand som forblir nesten fast i forhold til 3'-enden, en seksjon av polypyrimidin på omtrent 15 bp. Til slutt er tilstedeværelsen av grenstedet veldig viktig, det vil si et adenin av forgreninger, også bevart. Disse egenskapene er grunnleggende for gjenkjennelsen av intronet av spleisosomet .

Merknader

1. ^ IUPAC Gold Book , "intron "
2. ^ Genom i "Enciclopedia Italiana" , på treccani.it . Hentet 12. juli 2016 .
3. ^ Rodríguez-Trelles F, Tarrío R, Ayala FJ (2006), "Opprinnelse og utvikling av spleisosomale introner" .
4. ^ Chow LT, Gelinas RE, Broker TR, Roberts RJ, "Et fantastisk sekvensarrangement ved de 5 'endene av adenovirus 2 messenger RNA" , i Cell .
5. ^ Berget SM, Moore C, Sharp PA, "Spleidede segmenter ved 5 'terminalen av adenovirus 2 sent mRNA" .
6. ^ Fysiologi eller medisin 1993 - Pressemelding , på nobelprize.org . Hentet 12. juli 2016 .
7. ^ Alberts, Bruce, Molecular biology of the cell .
8. ^ Copertino DW, Hallick RB, gruppe II- og gruppe III-introner av twintroner: potensielle forhold til nukleære pre-mRNA-introner .

Bibliografi

• Peter J. Russel, i-genetics , Edises, 2007. ISBN 9788879593854
• Strachan T. & P.Read A., Human Molecular Genetics 3 , Garland Publishing Inc. ISBN 9780815341840

Andre prosjekter

• Wikimedia Commons inneholder bilder eller andre filer om introner

Eksterne lenker

• Introne , i Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.