Splicing (z anglického splice - splice nebo slepení konců něčeho) je proces vyříznutí určitých nukleotidových sekvencí z molekul RNA a spojení sekvencí, které zůstanou ve „zralé“ molekule během zpracování RNA . Nejčastěji k tomuto procesu dochází během zrání matrice nebo informační RNA ( mRNA ) v eukaryotech , zatímco biochemické reakce zahrnující RNA a proteiny odstraňují z mRNA úseky, které nekódují protein ( introny ) a vzájemně spojují aminokyseliny. sekvenční kódování úseků - exonů . Nezralá pre-mRNA je tedy přeměněna na zralou mRNA, ze které jsou čteny ( překládány ) buněčné proteiny . Většina genů kódujících proteiny u prokaryot nemá introny, takže sestřih pre-mRNA je u nich vzácný. Sestřih transferových RNA ( tRNAs ) [1] a dalších nekódujících RNA najdeme také u zástupců eukaryot, bakterií a archeí .
Práce Sharpa a Robertse , publikovaná v roce 1977 , ukázala, že geny vyšších organismů mají „nespojitou“ strukturu: kódující segmenty genu jsou rozptýleny s nekódující DNA , která se nepoužívá při genové expresi. "Nespojitá" struktura genu byla objevena, když byla adenovirová mRNA hybridizována s fragmenty jednoho řetězce DNA. V důsledku toho se ukázalo, že oblasti mRNA těchto hybridních dvouřetězcových molekul mRNA-DNA obsahují 5'- a 3'-konce oblastí, které nemají vodíkové vazby. Delší DNA segmenty byly smyčkovány během hybridizace a vytvořily se větve. Ukázalo se, že tyto smyčkové oblasti obsahující "nepotřebné" sekvence jsou extrahovány z pre-mRNA jako výsledek procesu, který se nazývá "sestřih". Následně bylo také zjištěno, že nespojitá struktura je extrémně rozšířená v eukaryotických genech.
V přírodě bylo nalezeno několik variant sestřihu. Která z nich v každém případě proběhne, závisí na struktuře intronu a katalyzátoru potřebném pro reakci.
Spliceosomální introny se často nacházejí v genech kódujících proteiny. Sestřih vyžaduje specifické 3' a 5' sekvence. Důležitou roli při ochraně 5'-konce mRNA před degradací exonukleázami má 5'-cap . Sestřih je katalyzován spliceosomem , velkým komplexem RNA a proteinů, který zahrnuje pět malých jaderných ribonukleoproteinů (snRNP). RNA složka snRNP interaguje s intronem a možná se účastní katalýzy. Byly nalezeny dva typy spliceosomů (hlavní a doplňkové), které se liší obsahem snRNP.
Master spliceosom se podílí na sestřihu intronů obsahujících guanin a uracil (GU) na 5' místě a adenin a guanin (AG) na 3' sestřihovém místě. Skládá se z snRNP: U1, U2, U4, U5 a U6.
Pre-mRNA některých eukaryotických genů mohou podstoupit alternativní sestřih . Současně dochází k excizi intronů v pre-mRNA v různých alternativních kombinacích, ve kterých jsou excidovány i některé exony. Různé varianty alternativního sestřihu jedné pre-mRNA se mohou vyskytovat v různých obdobích vývoje organismu nebo v různých tkáních, stejně jako u různých jedinců stejného druhu [2] . Některé produkty alternativního sestřihu pre-mRNA jsou nefunkční (tento typ alternativního sestřihu se vyskytuje u Drosophila při určování pohlaví ), ale často se tvoří více mRNA a jejich proteinové produkty jako výsledek alternativního sestřihu pre-mRNA jednoho genu . [3]
Bylo prokázáno, že 94 % lidských genů podléhá alternativnímu sestřihu (zbylých 6 % genů nemá introny). Genom škrkavky Caenorhabditis elegans se počtem genů prakticky neliší od lidského genomu, nicméně pouze 15 % genů prochází alternativním sestřihem pre-mRNA. Alternativní sestřih tedy umožňuje zvýšit diverzitu proteinových genových produktů bez proporcionálního zvětšení velikosti genomu, včetně vytváření dalších kopií genů. Biologický význam alternativního sestřihu pro mnohobuněčná eukaryota spočívá v tom, že se zdá být klíčovým mechanismem pro zvýšení diverzity proteinů a také umožňuje komplexní systém regulace genové exprese , včetně tkáňově specifické [4] .
Tetrahymenová RNA má ribozymovou aktivitu a může se sestřihnout, uzamknout se do kruhu a jedním koncem vyjmout introny z druhého.
Zvláštní forma sestřihu u eukaryot , ve které jsou exony dvou různých RNA transkriptů spojeny konec ke konci a ligovány .
| Post-transkripční modifikace | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nukleární |
| ||||||||
| Cytosolický |
| ||||||||