Intron

Introny  jsou oblasti DNA, jejichž kopie jsou odstraněny z primárního transkriptu a chybí ve zralé RNA.

Po transkripci jsou nukleotidové sekvence odpovídající intronům vyříznuty z nezralé mRNA (pre-mRNA) v procesu sestřihu . Introny jsou charakteristické pro eukaryotické geny . Introny se také nacházejí v genech kódujících ribozomální RNA ( rRNA ), transferovou RNA ( tRNA ) a některých prokaryotických proteinech , tyto introny jsou vyříznuty na úrovni RNA autosplicingem . Počet a délka intronů se u různých druhů a mezi různými geny téhož organismu velmi liší. Například genom kvasinky Saccharomyces cerevisiae obsahuje celkem 293 intronů, zatímco lidský genom obsahuje přes 300 000 intronů [1] . Typicky jsou introny delší než exony [2] .

Termín „intron“ ( z angličtiny INTRAgenic regiON) spolu s termínem „exon“ ( z angličtiny EXpressed regiON) zavedl v roce 1978 Walter Gilbert [3] .

Klasifikace intronů

Existují čtyři skupiny intronů:

• Nukleární introny nebo spliceosomální introny jsou charakteristické pro eukaryota , s výjimkou nukleomorfů [4] . Spliceosomální introny jsou sestřiženy spliceosomem a malou jadernou RNA ( snRNA ). V sekvenci RNA obsahující jaderné introny existují speciální signální sekvence, které jsou rozpoznávány spliceosomem.
• Introny skupiny I jsou široce distribuované nekódující RNA nalezené v jaderných , chloroplastových a mitochondriálních genomech eukaryot, v genomech archaebakterií , eubakterií a v některých virových genomech. Tyto introny přerušují geny tRNA , geny rRNA a geny kódující proteiny a jejich sestřih z transkribované RNA je katalyzován samotným intronem, který se skládá do dobře definované trojrozměrné struktury [5] .
• Introny skupiny II
• Introny skupiny III

Někdy jsou introny skupiny III také označovány jako skupina II, protože mají podobnou strukturu a funkci.

Introny skupiny I, II a III jsou schopné autosplicingu a jsou méně časté než spliceosomální introny. Introny skupiny II a III jsou si navzájem podobné a mají konzervativní sekundární strukturu. Mají vlastnosti podobné vlastnostem spliceosomu a jsou pravděpodobně jeho evolučními prekurzory. Introny skupiny I, které se nacházejí v bakteriích , zvířatech a prvokech  , jsou jedinou třídou intronů, které vyžadují přítomnost nenavázaného guanylnukleotidu . Jejich sekundární struktura se liší od struktury intronů skupiny II a III.

Biologické funkce

Introny nekódují proteiny, ale jsou nezbytnou součástí regulace genové exprese. Zejména poskytují alternativní sestřih , který se široce používá k získání více proteinových variant z jednoho genu. Některé introny navíc hrají důležitou roli v široké škále funkcí regulace genové exprese, jako je nesmyslně zprostředkovaný rozpad a export mRNA. Některé introny samy kódují funkční RNA prostřednictvím následného zpracování po sestřihu za vzniku nekódujících molekul RNA [6] .

Evoluce

Existují dvě alternativní teorie vysvětlující původ a evoluci spliceosomových intronů: takzvaná teorie raného intronu (RI) a teorie pozdního intronu (LI). Teorie RI uvádí, že u společných předků eu- a prokaryot byly přítomny četné introny, a proto jsou introny velmi staré struktury. Podle tohoto modelu byly introny ztraceny z prokaryotického genomu. Také naznačuje, že časné introny usnadnily rekombinaci exonů reprezentujících proteinové domény . PI tvrdí, že introny se objevily v genech relativně nedávno a k vložení intronů do genomu došlo po rozdělení organismů na pro- a eukaryota. Tento model je založen na pozorování, že pouze eukaryota mají spliceosomální introny.

Identifikace

Téměř všechny eukaryotické jaderné introny začínají GU a končí AG (pravidlo AG-GU).

Poznámky

1. ↑ Hnědá T.A. Genomy/Trans. z angličtiny. = Genomy. - M.-Iževsk: Ústav počítačového výzkumu, 2011. - 944 s. - ISBN 978-5-4344-0002-2 .
2. ↑ Nukleové kyseliny: od A do Z / B. Appel [et al.]. - M. : Binom: Knowledge Laboratory, 2013. - 413 s. - 700 výtisků.  - ISBN 978-5-9963-0376-2 .
3. ↑ Gilbert W. Proč geny na kousky?  (anglicky)  // Nature. - 1978. - Sv. 271 , č.p. 5645 . - S. 501-501 . - doi : 10.1038/271501a0 .
4. ↑ Advokát I. V., Roitberg M. A. Spliceosomální introny: vlastnosti, funkce a evoluce  // Biochemie. - 2020. - T. 85 , č. 7 . - S. 851-862 . - doi : 10.31857/S0320972520070015 . (Ruština)
5. ↑ Zhou Y. a kol. GISSD: databáze sekvencí a struktur intronů skupiny I  (anglicky)  // Výzkum nukleových kyselin. - 2008. - Sv. 36 , č. suppl_1 . - P.D31-D3 . - doi : 10.1093/nar/gkm766 .
6. ↑ David Rearick, Ashwin Prakash, Andrew McSweeny, Samuel S. Shepard, Larisa Fedorova. Kritická asociace ncRNA s introny  // Nucleic Acids Research. — 2011-3. - T. 39 , č.p. 6 . — S. 2357–2366 . — ISSN 0305-1048 . - doi : 10.1093/nar/gkq1080 . Archivováno z originálu 13. března 2021.

Literatura

• Gilbert W. Proč geny na kusy? // Příroda. - 1978. - T. 271. - Č. 5645. - S. 501-501.
• Roy SW, Gilbert W. Evoluce spliceosomálních intronů: vzory, hádanky a pokrok //Nature Reviews Genetics. - 2006. - T. 7. - No. 3. - S. 211-221.
• Gogarten JP, Hilario E. Inteiny, introny a naváděcí endonukleázy: nedávná odhalení životního cyklu parazitických genetických prvků // BMC evoluční biologie. - 2006. - T. 6. - No. 1. - S. 1-5.
• Yandell M. a kol. Rozsáhlé trendy ve vývoji genových struktur v rámci 11 živočišných genomů //PLoS Compput Biol. - 2006. - svazek 2. - č. 3. - P. e15.

Viz také

• Exony
• Spojování