Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Поиск репетиторов
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


СПЛАЙСИНГ

СПЛАЙСИНГ (от англ. splice-соединять, сращивать), удаление из молекулы РНК нитронов (участков РНК, к-рые практически не несут генетич. информации) и соединение оставшихся участков, несущих генетич. информацию (экзонов), в одну молекулу.

Сплайсинг-один из этапов образования функциональноактивных молекул РНК (процессинг РНК) из их предшественников, к-рый осуществляется после завершения транскрипции (синтез РНК на ДНК-матрице). В результате удаления каждого интрона происходит разрыв двух фосфодиэфирных связей с последующим образованием одной новой (см. Нуклеиновые кислоты).

Сплайсингу подвергаются предшественники подавляющего большинства матричных РНК (пре-мРНК), а также нек-рых транспортных и рибосомных РНК (соотв. пре-т РНК и пре-рРНК). Сплайсинг характерен для РНК эукариот (все организмы, за исключением бактерий и синезеленых водорослей); известны также случаи сплайсинга РНК бактериофагов.

Механизмы сплайсинга у разл. классов РНК различаются между собой. Для всех них характерна точность удаления интронов и соединения экзонов. Специфичность удаления единств. интрона, если он имеется в пре-тРНК, обеспечивается ее трехмерной структурой. Эндонуклеаза, ассоциированная с ядерной мембраной, с участием др. ферментов расщепляет предшественник на участках (сайтах) по краям интрона с образованием на концах экзонов 2',3'-циклофосфатного и 5'-гидроксильного концов (рис. 1). Соединение этих концов осуществляется в неск. стадий: у растений и дрожжей фосфорилирование 5'-конца в месте разрыва молекулы, превращение 2',3'-циклофосфата в 2'-фосфат и образование 3',5 '-фосфодиэфирной связи с участием остатка фосфорной к-ты из АТФ (левая часть рис.); у позвоночных механизм сплайсинга пре-тРНК не включает фосфорилирование экзонов в месте разрыва (правая часть рис.; на схеме указаны ферменты, катализирующие осн. этапы сплайсинга).

4081-26.jpg

Рис. 1. Механизм сплайсинга пре-тРНК; W, X, Y, Z-пуриновые или пири-мидиновые основания; АДФ, АМФ, РР и P-соотв. аденозиндифосфат, аде-нозинмонофосфат, пирофосфорная к-та и остаток фосфорной к-ты.

Сплайсинг нек-рых пре-р РНК происходит автокаталитически (аутосплайсинг, самосплайсинг). В этом случае катализатор процесса - удаляемая интронная последовательность (рибо-зим). При этом сплайсинг осуществляется в результате серии после-доват. р-ций, включающих превращение одного фосфоэфира в другой без промежут. гидролиза фосфодиэфирных связей и использования энергии извне. Р-ция происходит в присут. одновалентных катионов, Mg2+ и гуанозинового кофактора (гуанозинового нуклеотида или самого гуанозина), к-рый инициирует серию превращений - высвобождение интрона, соединение двух экзонов, а также циклизацию интрона (при этом гуанозиновый кофактор регенерируется).

Самосплайсинг происходит у пре-рРНК простейших (напр., у тетрахимоны) и ряда пре-мРНК митохондрий низших грибов и нек-рых др. пре-РНК, у к-рых интроны содержат консервативные последовательности, что обусловливает образование определенных вторичной и третичной структур.

Установлено участие при удалении ряда интронов мито-хондриальных пре-мРНК у низших грибов особых белков-матюраз, к-рые кодируются частично нитронами, частично экзонами. Роль матюраз, как и нек-рых др. белков, сводится, по-видимому, к фиксации конформации интрона, необходимой для осуществления им каталитич. ф-ции.

Сплайсинг пре-мРНК, находящихся в ядре, происходит в составе специфич. нуклеопротеидных частицах (сплайсомах). Обычно сплайсингу подвергается кэпированная полиаденилированная линейная пре-мРНК. К.-л. строгого порядка для удаления множественных интронов из пре-мРНК не наблюдается, хотя удаление одних интронов может происходить быстрее, чем других. Сплайсинг происходит исключительно в ядре; несплай-сированная РНК остается в ядре и деградирует. Однако если пре-РНК содержит интрон, к-рый может участвовать в альтернативном пути сплайсинга (см. ниже), то она м. б. транспортирована в цитоплазму. Сплайсинг ядерных пре-мРНК происходит обычно по границам интронов, к-рые содержат на концах динуклеотиды 5'-GU и AG-3' (A, G и U-соотв. остатки аденозина, гуанозина и уридина; правило Шамбо-на). Известно только неск. исключений, когда вместо GU расположен динуклеотид GC (С-остаток цитидина). Рядом с этими динуклеотидами расположены т. наз. консенсусные· последовательности, к-рые имеют близкое строение у разл. пре-мРНК. Общая схема сплайсинга ядерных пре-мРНК показана на рис. 2.

4082-1.jpg

Рис. 2. Схема сплайсинга пре-мРНК в ядрах клеток высших эукариот: 1 и 3-соотв. 5'- и 3'-концы интрона; 2-место разветвления; Y-остаток псевдоуридина (отсутствует атом N в положении 1 гетероцикла основания). Толстые линии-экзоны (L1 и L2), тонкие-интроны.

Для мн. пре-РНК известны альтернативные пути сплайсинга, дающие множественные формы зрелой РНК из транскрип-тов одного гена. Это может иметь значение как один из механизмов регуляции экспрессии генов, а также как ср-во увеличения кодирующей емкости генома (экспрессия одного гена может выражаться в синтезе разных мРНК). Известен также транс-сплайсинг (межмолекулярный сплайсинг), при к-ром происходит соединение двух экзонов из разных молекул РНК.

Нарушение правильного сплайсинга в результате мутаций, затрагивающих нуклеотидные последовательности ок. границ интронов или экзонов, м. б. причиной возникновения наследственных болезней; нарушенный сплайсинг у пре-мРНК арги-нинсукцинатсинтетазы приводит к цитрулинемии, пре-мРНК глобинов-к разл. типам талассемий, пре-мРНК иммуноглобулинов-к заболеваниям, связанным с нарушением синтеза тяжелых цепей антител и др.

Лит.: Кавсан В.М., "Молекулярная биология", 1986, т. 20, в. 1, с. 5-20; там же, 1986. в. 6, с. 1451-71; Padgett R. А. [а. о.], "Ann. Rev. Biochem.", 1986, v. 55, p. 1119-50; Luhrmann R. [а.о.], Biochim. et Biophys. Acta", 1990, v. 1087, p. 265-92; Cech T. R., "Angew. Chemie", 1990, v. 29, № 7, p. 759-68; Altman S., там же, р. 749-58. В. М. Кавсан.

Еще по теме:

     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн