EKLEME (GENETIK): NELERDEN OLUŞUR, TÜRLERI - BIYOLOJI - 2025

Birleştirme veya işlem kırpılması RNA, DNA'nın RNA'ya transkripsiyonu sonra ökaryotik organizmalarda oluşur ve eksonu tutan bir geninin intronları, kaldırılmasını içerir bir olgudur. Gen ifadesinde esas kabul edilir.

Eksonlar ve intronlar arasındaki fosfodiester bağının ortadan kalkması ve ardından eksonlar arasındaki bağın birleşmesiyle meydana gelir. Ekleme, tüm RNA türlerinde meydana gelir, ancak haberci RNA molekülünde daha uygundur. DNA ve protein moleküllerinde de meydana gelebilir.

Kaynak: BCSteve, Wikimedia Commons'tan

Eksonlar birleştirildiklerinde bir düzenlemeye veya herhangi bir değişikliğe uğrayabilirler. Bu olay alternatif ekleme olarak bilinir ve önemli biyolojik sonuçlara sahiptir.

Ne içeriyor?

Gen, bir fenotipi ifade etmek için gerekli bilgileri içeren bir DNA dizisidir. Gen kavramı, proteinler olarak ifade edilen DNA dizileriyle kesinlikle sınırlı değildir.

Biyolojinin merkezi "dogması", DNA'nın bir ara moleküle, haberci RNA'ya kopyalanması sürecini içerir. Bu da ribozomların yardımıyla proteinlere çevrilir.

Bununla birlikte, ökaryotik organizmalarda bu uzun gen dizileri, söz konusu gen için gerekli olmayan bir tür diziyle kesintiye uğrar: intronlar. Haberci RNA'nın verimli bir şekilde çevrilmesi için bu intronların uzaklaştırılması gerekir.

RNA ekleme, belirli bir genin dizisini bozan unsurları ortadan kaldırmak için kullanılan çeşitli kimyasal reaksiyonları içeren bir mekanizmadır. Korunan elementlere ekson denir.

Nerede olur?

Spliceozom, ekleme adımlarını katalize eden büyük bir protein kompleksidir. U1, U2, U4, U5 ve U6 olarak adlandırılan beş tür küçük nükleer RNA'dan ve bir dizi proteinden oluşur.

Eklemenin, ekleme işleminin gerçekleşeceği iki bölge ile doğru şekilde hizalanması için pre-mRNA'nın katlanmasında yer aldığı tahmin edilmektedir.

Bu kompleks, çoğu intronun 5 've 3' uçlarına yakın olduğu konsensüs dizisini tanıyabilir. Metazoalılarda bu dizilere sahip olmayan ve tanınmaları için başka bir küçük nükleer RNA grubu kullanan genlerin bulunduğu unutulmamalıdır.

Türleri

Literatürde, ekleme terimi genellikle haberci RNA'yı içeren sürece uygulanır. Bununla birlikte, diğer önemli biyomoleküllerde meydana gelen farklı birleştirme süreçleri vardır.

Proteinler de bölünmeye uğrayabilir, bu durumda molekülden çıkarılan bir amino asit dizisidir.

Çıkarılan parçaya "intein" adı verilir. Bu süreç organizmalarda doğal olarak gerçekleşir. Moleküler biyoloji, proteinlerin manipülasyonunu içeren bu prensibi kullanarak çeşitli teknikler yaratmayı başardı.

Benzer şekilde, ekleme DNA seviyesinde de meydana gelir. Böylece, önceden ayrılmış iki DNA molekülü, kovalent bağlar aracılığıyla birleştirilebilir.

RNA ekleme türleri

Öte yandan, RNA tipine bağlı olarak, genin intronlardan kurtulabileceği farklı kimyasal stratejiler vardır. Özellikle pre-mRNA'nın eklenmesi karmaşık bir süreçtir, çünkü spliceozom tarafından katalize edilen bir dizi adım içerir. Kimyasal olarak süreç, transesterifikasyon reaksiyonları ile gerçekleşir.

Örneğin mayada işlem, 5 'bölgesinin tanıma alanında bölünmesiyle başlar, intron-ekson "halka" bir 2'-5' fosfodiester bağı ile oluşturulur. Süreç 3 'bölgesinde bir boşluk oluşmasıyla devam eder ve son olarak iki eksonun birleşmesi gerçekleşir.

Nükleer ve mitokondriyal genleri bozan bazı intronlar, enzimlere veya enerjiye ihtiyaç duyulmadan, aksine transesterifikasyon reaksiyonlarıyla birleştirilebilir. Bu fenomen Tetrahymena thermophila organizmasında gözlemlendi.

Buna karşılık, çoğu nükleer gen, uzaklaştırma sürecini katalize etmek için makineye ihtiyaç duyan intron grubuna aittir.

Alternatif ekleme

İnsanlarda yaklaşık 90.000 farklı protein olduğu bildirildi ve önceden aynı sayıda gen olması gerektiği düşünülüyordu.

Yeni teknolojilerin gelişiyle ve insan genomu projesiyle, yalnızca 25.000 gene sahip olduğumuz sonucuna varmak mümkün oldu. Peki bu kadar çok proteine ​​sahip olmamız nasıl mümkün olabilir?

Eksonlar, RNA'ya yazıldıkları sırayla birleştirilemez, ancak yeni kombinasyonlar oluşturarak düzenlenebilirler. Bu fenomen, alternatif ekleme olarak bilinir. Bu nedenle, tek bir kopyalanmış gen, birden fazla protein türü üretebilir.

Protein sayısı ile gen sayısı arasındaki bu uyumsuzluk, 1978 yılında araştırmacı Gilbert tarafından açıklanmış ve geleneksel "bir gen için bir protein vardır" kavramını geride bırakmıştır.

Kaynak: Ulusal İnsan Genomu Araştırma Enstitüsü (http://www.genome.gov/Images/EdKit/bio2j_large.gif), Wikimedia Commons aracılığıyla

Özellikleri

Kelemen ve diğerleri (2013) için "bu olayın işlevlerinden biri, mesajcı RNA çeşitliliğini artırmanın yanı sıra proteinler arasındaki, proteinler ile nükleik asitler arasındaki ve proteinler ile zarlar arasındaki ilişkileri düzenlemektir."

Bu yazarlara göre "alternatif birleştirme, proteinlerin yerini, enzimatik özelliklerini ve ligandlarla etkileşimlerini düzenlemekten sorumludur". Aynı zamanda hücre farklılaşması ve organizmaların gelişimi süreçleriyle de ilişkilendirilmiştir.

Evrim ışığında, değişim için önemli bir mekanizma gibi görünmektedir, çünkü yüksek ökaryotik organizmaların yüksek bir oranının, alternatif birleştirme olaylarına maruz kaldığı görülmüştür. Türlerin farklılaşmasında ve genomun evriminde önemli bir rol oynamanın yanı sıra.

Alternatif ekleme ve kanser

Bu süreçlerdeki herhangi bir hatanın hücrenin anormal işleyişine yol açarak birey için ciddi sonuçlar doğuracağına dair kanıtlar vardır. Bu potansiyel patolojiler arasında kanser öne çıkmaktadır.

Bu nedenle, hücrelerdeki bu anormal durumlar için yeni bir biyolojik işaret olarak alternatif birleştirme önerilmiştir. Aynı şekilde, hastalığın meydana geldiği mekanizmanın temelini tam olarak anlamak mümkünse, bunlara yönelik çözümler önerilebilir.

Referanslar

1. Berg, JM, Stryer, L. ve Tymoczko, JL (2007). Biyokimya. Tersine döndüm.
2. De Conti, L., Baralle, M. ve Buratti, E. (2013). Pre - mRNA eklemede ekson ve intron tanımı. Wiley Disiplinlerarası İncelemeler: RNA, 4 (1), 49-60.
3. Kelemen, O., Convertini, P., Zhang, Z., Wen, Y., Shen, M., Falaleeva, M. ve Stamm, S. (2013). Alternatif birleştirme işlevi. Gene, 514 (1), 1-30.
4. Lamond, A. (1993). Spliceosome. Biyolojik denemeler, 15 (9), 595-603.
5. Roy, B., Haupt, LM ve Griffiths, LR (2013). Gözden Geçirme: Protein Karmaşıklığı Oluşturma Yaklaşımı Olarak Genlerin Alternatif Eklenmesi (AS). Güncel Genomik, 14 (3), 182–194.
6. Vila - Perelló, M. ve Muir, TW (2010). Protein Eklemenin Biyolojik Uygulamaları. Cell, 143 (2), 191-200.
7. Liu, J., Zhang, J., Huang, B. ve Wang, X. (2015). Alternatif ekleme mekanizması ve löseminin tanı ve tedavisinde uygulanması. Çin Laboratuvar Tıbbı Dergisi, 38 (11), 730–732.