Сплайсинг

Многие гены эукариот состоят из экзонов – кодирующих последовательностей и интронов – некодирующих последовательностей. При транскрипции таких генов считывается РНК, содержащая в своем составе как экзоны, так и интроны. Образовавшийся первичный транскрипт, подвергается процессингу, в результате которогоинтроны вырезаются, а экзоны, сшиваясь, образуют зрелую РНК. Данный процесс получил название сплайсинг. Сплайсингуподвергаются предшественники различныхэукариотических РНК: иРНК, тРНК, рРНК. Уэукариот в предшественниках иРНК (пре-РНК) интроны вырезаются в сплайсосомах – комплексах, состоящих из мяРНК и белков. Интроны на границах с экзонами имеют канонические последовательности на 5’-конце – ГУ, на 3’-конце – АГ. Они также содержат последовательности, необходимые для удаления: акцепторный сайт, донорный сайт и бранч-сайт. мяРНК в соответствии с правилом комплементарности и белки, взаимодействуя с этими сайтами, обеспечивают удаление интронов.

Процесс удаления интронов включает

a) разрыв молекулы РНК на границе интрон-экзон со стороны 5’-конца интрона;

b) образование сложнофирных связей между фосфатной группой первого нуклеотидаинтрона (Г) и гидроксильной группой рибозы (у 2’ атома углерода) аденозина, входящего в состав бранч-сайта. Сформировавшаяся структура напоминает лассо;

c) удаление и последующее разрушение интрона;

d) воссоединение экзонов посредством образования фосфодиэфирных связей.

Следует также отметить, что у первичных транскриптовв митохондриях и хлоропластах, а также у предшественников дрожжевых тРНКканонические последовательности ГУ– АГ на границе интронэкзон отсутствуют.АльтернативныйсплайсингОпределенные полинуклеотидные последовательности РНК в одних случаях могут выступать в качестве интрона, в других – в качестве экзона. В связи с этим сплайсинг РНК может осуществляться альтернативными путями Образовавшиеся в результате альтернативного сплайсинга зрелые РНК будут отличаться друг от друга первичной структурой. Такие РНК будут иметь как идентичные, так и свои собственные фрагменты полинуклеотидных последовательностей.

Альтернативный сплайсинг

Альтернативныйсплайсинг обеспечивает образования разнообразных белков с одного и того же первичного транскрипта. Например, в клетках щитовидной железы в результате транскрипции определенного гена и последующего сплайсингаобразуется иРНК, служащая матрицей для синтеза гормона кальцитонина, ответствен-ного за регуляцию обмена кальция.В мозге же из первичного транскрипта, считанного с этого же гена, вследствие альтернативного варианта сплайсинга образуется иРНК, кодирующая белок, отвечающий за восприятие вкуса. В случае альтернативногосплайсингаэкзоны обычно выстраиваются в той же ориентации, в какой они располагались в гене. Транссплайсинг – форма сплайсинга, при которой соединяются экзоныразных РНК

Аутосплайсинг(самосплайсинг) – сплайсинг первичного транс-крипта РНК, происходящий без участия каких-либо ферментов, т.е. РНК сама является катализатором этого процесса. Так у инфузории Tetrаchymenаthermophyla образуется 35S предшественник рРНК(пре-рРНК) длиной 6400 нуклеотидов. Без участия белков из этой пре-рРНК вырезается интрон длиной 414 нуклеотидов. При этом два экзона сшиваются с образованием 26S рРНК. Для протекания сплайсинга необходимо присутствие нуклеотида содержащего гуанин (ГТФ, или ГДФ, или ГМФ, или гуанозин). На 3’-гидроксильную группу этого гуанинового нуклеотида переносится фосфатная группа 5’-конца интрона. Затем образовавшаяся на конце первого экзона 3’-гидроксильная группа используется для присоединения к 5’-концу второго экзона посредством фосфодиэфрной связи. Вырезание интрона сопровождается его циклизацией и удалением из его состава небольшого фрагмента, содержащего тот гуаниновый нуклеотид, который использовался для инициации сплайсинга, Интроны, аналогичныеинтронамTetrаchymenаthermophyla, встречаются в пре-рРНК митохондрий, хлоропластов, грибов.