Splicing (genetica): in cosa consiste, tipi
Lo splicing , o splicing dell'RNA, è un fenomeno che si verifica negli organismi eucarioti dopo la trascrizione del DNA nell'RNA e comporta la rimozione degli introni di un gene, preservando gli esoni. È considerato fondamentale nell'espressione genica.
Si verifica attraverso gli eventi di eliminazione del legame fosfodiestere tra gli esoni e gli introni e il successivo legame del legame tra gli esoni. Lo splicing avviene in tutti i tipi di RNA, tuttavia è più rilevante nella molecola dell'RNA messaggero. Può anche verificarsi in molecole di DNA e proteine.
Possono subire un accordo o qualsiasi tipo di cambiamento quando si assemblano gli esoni. Questo evento è noto come splicing alternativo e ha importanti conseguenze biologiche.
In cosa consiste?
Un gene è una sequenza di DNA con le informazioni necessarie per esprimere un fenotipo. Il concetto di gene non è strettamente limitato alle sequenze di DNA che sono espresse come proteine.
Il "dogma" centrale della biologia implica il processo di trascrizione del DNA in un RNA messaggero intermedio della molecola. Questo a sua volta si traduce in proteine con l'aiuto di ribosomi.
Tuttavia, negli organismi eucarioti queste lunghe sequenze di geni sono interrotte da un tipo di sequenza che non è necessaria per il gene in questione: gli introni. Perché l'RNA messaggero sia tradotto in modo efficace, questi introni devono essere eliminati.
Lo splicing dell'RNA è un meccanismo che coinvolge diverse reazioni chimiche utilizzate per rimuovere elementi che interrompono la sequenza di un determinato gene. Gli elementi che sono conservati sono chiamati esoni.
Dove succede?
Lo spiceosome è un enorme complesso proteico che è responsabile della catalizzazione dei passaggi di splicing. Consiste di cinque tipi di piccoli RNA nucleari chiamati U1, U2, U4, U5 e U6, oltre a una serie di proteine.
Si ipotizza che lo spliceosoma partecipi alla piegatura del pre-mRNA per allinearlo correttamente con le due regioni in cui si verificherà il processo di splicing.
Questo complesso è in grado di riconoscere la sequenza di consenso che la maggior parte degli introni possiede vicino alle loro estremità 5 'e 3'. Va notato che i geni sono stati trovati in Metazoi che non possiedono queste sequenze e usano un altro gruppo di piccoli RNA nucleari per il loro riconoscimento.
tipo
Nella letteratura il termine splicing viene solitamente applicato al processo che coinvolge l'RNA messaggero. Tuttavia, ci sono diversi processi di splicing che si verificano in altre importanti biomolecole.
Le proteine possono anche subire lo splicing, in questo caso è una sequenza di amminoacidi che viene rimossa dalla molecola.
Il frammento rimosso è chiamato "intein". Questo processo si verifica naturalmente negli organismi. La biologia molecolare è riuscita a creare varie tecniche usando questo principio che coinvolge la manipolazione delle proteine.
Allo stesso modo, lo splicing avviene anche a livello del DNA. Quindi, due molecole di DNA che erano precedentemente separate con capacità di legarsi per mezzo di legami covalenti.
Tipi di splicing RNA
D'altra parte, a seconda del tipo di RNA ci sono differenze nelle strategie chimiche in cui il gene può sbarazzarsi degli introni. In particolare, lo splicing del pre-mRNA è un processo complicato, poiché implica una serie di passaggi catalizzati dallo spliceosome. Chimicamente, il processo avviene per reazioni di transesterificazione.
Nei lieviti, ad esempio, il processo inizia con la rottura della regione 5 'nel sito di riconoscimento, il "loop" introne-esone è formato da un legame 2'-5'-fosfodiestere. Il processo continua con la formazione di una lacuna nella regione 3 'e infine si verifica l'unione dei due esoni.
Alcuni degli introni che interrompono i geni nucleari e mitocondriali possono eseguire il loro splicing senza la necessità di enzimi o energia, ma mediante reazioni di transesterificazione. Questo fenomeno è stato osservato nell'organismo Tetrahymena thermophila .
Al contrario, la maggior parte dei geni nucleari appartiene al gruppo di introni che hanno bisogno di macchinari che catalizzano il processo di eliminazione.
Splicing alternativo
Negli esseri umani è stato riportato che ci sono circa 90.000 diverse proteine e in precedenza si pensava che ci dovrebbe essere un numero identico di geni.
Con l'arrivo di nuove tecnologie e il progetto del genoma umano, si è concluso che abbiamo solo circa 25.000 geni. Quindi, com'è possibile che abbiamo così tante proteine?
Gli esoni non possono essere assemblati nello stesso ordine in cui sono stati trascritti sull'RNA, ma sono organizzati stabilendo nuove combinazioni. Questo fenomeno è noto come splicing alternativo. Per questo motivo un singolo gene trascritto può produrre più di un tipo di proteina.
Questa incongruenza tra il numero di proteine e il numero di geni fu chiarita nel 1978 dal ricercatore Gilbert, lasciando il tradizionale concetto di "per un gene esiste una proteina".
funzioni
Per Kelemen e collaboratori (2013) "una delle funzioni di questo evento è aumentare la diversità dell'RNA messaggero, oltre a regolare le relazioni tra proteine, tra proteine e acidi nucleici e tra proteine e membrane".
Secondo questi autori, "lo splicing alternativo è responsabile della regolazione della localizzazione delle proteine, delle loro proprietà enzimatiche e della loro interazione con i ligandi". È stato anche collegato ai processi di differenziazione cellulare e allo sviluppo degli organismi.
Alla luce dell'evoluzione, sembra essere un meccanismo importante per il cambiamento, dal momento che un'alta percentuale di organismi eucarioti superiori è stata trovata a soffrire di alti eventi di splicing alternativo. Oltre a svolgere un ruolo importante nella differenziazione delle specie e nell'evoluzione del genoma.
Splicing alternativo e cancro
È dimostrato che qualsiasi errore in questi processi può portare a un funzionamento anormale della cellula, producendo gravi conseguenze per l'individuo. All'interno di queste potenziali patologie, il cancro si distingue.
Questo è il motivo per cui splicing alternativo è stato proposto come un nuovo marker biologico per queste condizioni anormali nelle cellule. Allo stesso modo, se riesci a comprendere a fondo le basi del meccanismo con cui si manifesta la malattia, potresti proporre loro delle soluzioni.
