RNA のスプライシングまたはプロセススプライシングは、DNAからRNAへの転写後に真核生物で発生する現象であり、遺伝子のイントロンの除去、エクソンの保持を伴います。遺伝子発現に必須とされています。
それは、エクソンとイントロンの間のホスホジエステル結合の除去のイベント、およびその後のエクソン間の結合の結合によって発生します。スプライシングはすべてのタイプのRNAで発生しますが、メッセンジャーRNA分子でより重要です。それはまたDNAおよび蛋白質の分子で発生することができます。
出典：BCSteve、Wikimedia Commons
エクソンが組み立てられるとき、それらは配置または任意のタイプの変化を受けるかもしれません。このイベントはオルタナティブスプライシングとして知られており、生物学的に重要な結果をもたらします。
それは何で構成されていますか？
遺伝子は、表現型を表現するために必要な情報を備えたDNA配列です。遺伝子の概念は、タンパク質として発現されるDNA配列に厳密に制限されていません。
生物学の中心的な「教義」には、DNAを中間分子のメッセンジャーRNAに転写するプロセスが含まれます。これは次にリボソームの助けを借りてタンパク質に翻訳されます。
しかし、真核生物では、これらの長い遺伝子配列は、問題の遺伝子に必要ではないタイプの配列、すなわちイントロンによって中断されています。メッセンジャーRNAを効率的に翻訳するには、これらのイントロンを除去する必要があります。
RNAスプライシングは、特定の遺伝子の配列を破壊している要素を取り除くために使用されるさまざまな化学反応を伴うメカニズムです。保存されている要素はエクソンと呼ばれます。
それはどこで起こりますか？
スプライセオソームは、スプライシングステップを触媒する巨大なタンパク質複合体です。U1、U2、U4、U5、U6と呼ばれる5種類の小さな核RNAと一連のタンパク質で構成されています。
スプライシングはpre-mRNAの折りたたみに関与して、スプライシングプロセスが発生する2つの領域と正しく整列させると推測されています。
この複合体は、ほとんどのイントロンが5 'および3'末端に近いコンセンサス配列を認識することができます。遺伝子はこれらの配列を持たず、それらの認識のために小さな核RNAの別のグループを使用する後生動物で発見されていることに注意すべきです。
タイプ
文献では、スプライシングという用語は通常、メッセンジャーRNAが関与するプロセスに適用されます。ただし、他の重要な生体分子で発生するさまざまなスプライシングプロセスがあります。
タンパク質はスプライシングを受けることもできます。この場合、分子から除去されるのはアミノ酸配列です。
取り除かれた断片は「インテイン」と呼ばれます。このプロセスは有機体で自然に発生します。分子生物学は、タンパク質の操作を含むこの原理を使用してさまざまな技術を作成することに成功しました。
同様に、スプライシングもDNAレベルで発生します。したがって、以前に分離された2つのDNA分子は、共有結合によって結合することができます。
RNAスプライシングの種類
一方、RNAの種類に応じて、遺伝子がイントロンを取り除くことができるさまざまな化学的戦略があります。特にプレmRNAのスプライシングは、スプライセオソームによって触媒される一連のステップを含むため、複雑なプロセスです。化学的に、プロセスはエステル交換反応によって発生します。
例えば、酵母では、プロセスは認識部位の5 '領域の切断から始まり、イントロン-エクソン「ループ」は2'-5'ホスホジエステル結合を介して形成されます。3 '領域にギャップが形成されるプロセスが続き、最後に2つのエクソンの結合が発生します。
核とミトコンドリアの遺伝子を破壊するイントロンのいくつかは、酵素やエネルギーを必要とせずに、エステル交換反応を介してスプライスすることができます。この現象はTetrahymena thermophila生物で観察されました。
対照的に、ほとんどの核遺伝子は、除去プロセスを触媒する機械を必要とするイントロンのグループに属しています。
オルタナティブスプライシング
人間では約90,000種類の異なるタンパク質が存在すると報告されており、以前は同じ数の遺伝子が必要であると考えられていました。
新しいテクノロジーとヒトゲノムプロジェクトの到来により、私たちが持っている遺伝子は約25,000だけであると結論付けることができました。では、どうしてそんなに多くのタンパク質があるのでしょうか？
エキソンは、RNAに転写されたのと同じ順序で組み立てられていない場合がありますが、新規の組み合わせを確立することによって配置されている場合があります。この現象は、選択的スプライシングとして知られています。このため、単一の転写された遺伝子が複数のタイプのタンパク質を生成する可能性があります。
タンパク質の数と遺伝子の数の間のこの不一致は1978年に研究者ギルバートによって解明され、「遺伝子にはタンパク質がある」という伝統的な概念は残されています。
出典：国立人間ゲノム研究所（http://www.genome.gov/Images/EdKit/bio2j_large.gif)、Wikimedia Commons経由
特徴
Kelemen et al。（2013）の場合、「このイベントの機能の1つは、タンパク質間、タンパク質と核酸間、およびタンパク質と膜間の関係を調整することに加えて、メッセンジャーRNAの多様性を高めることです。」
これらの著者によれば、「選択的スプライシングは、タンパク質の位置、それらの酵素特性、およびそれらとリガンドとの相互作用の調節に関与している」。また、細胞分化のプロセスや生物の発達にも関係しています。
進化の観点から、高等真核生物の多くがオルタナティブスプライシングの高いイベントに苦しんでいることがわかっているので、それは変化の重要なメカニズムであると思われます。種の分化とゲノムの進化において重要な役割を果たすことに加えて。
選択的スプライシングとがん
これらのプロセスにエラーがあると、細胞の異常な機能につながり、個人に深刻な結果をもたらす可能性があるという証拠があります。これらの潜在的な病理の中で、癌が際立っています。
このため、オルタナティブスプライシングはこれらの細胞の異常な状態の新しい生物学的マーカーとして提案されています。同様に、病気が発生するメカニズムの基礎を完全に理解することが可能であれば、それらの解決策を提案することができます。
参考文献
- Berg、JM、Stryer、L。、およびTymoczko、JL（2007）。生化学。私は逆転した。
- De Conti、L.、Baralle、M.&Buratti、E.（2013）。プレmRNAスプライシングにおけるエクソンとイントロンの定義。Wiley Interdisciplinary Reviews：RNA、4（1）、49–60。
- Kelemen、O.、Convertini、P.、Zhang、Z.、Wen、Y.、Shen、M.、Falaleeva、M。、およびStamm、S。（2013）。オルタナティブスプライシングの機能。遺伝子、514（1）、1–30。
- Lamond、A.（1993）。スプライソソーム。バイオエッセイ、15（9）、595-603。
- ロイ、B。、ハウプト、LM、&グリフィス、LR（2013）。レビュー：タンパク質の複雑さを生成するためのアプローチとしての遺伝子の選択的スプライシング（AS）。現在のゲノミクス、14（3）、182–194。
- Vila – M.、ペレロ、TW（2010）。タンパク質スプライシングの生物学的応用。セル、143（2）、191-200。
- Liu、J.、Zhang、J.、Huang、B.、&Wang、X.（2015）白血病の診断と治療におけるオルタナティブスプライシングのメカニズムとその応用。検査医学の中国のジャーナル、38（11）、730-732。