スプライシングは、真核生物の核における転写中の重要なプロセスであり、成熟したmRNAがプレmRNAから出現します。 このプロセスでは、転写後にプレmRNAにまだ存在するイントロンが除去され、残りのエクソンが組み合わされて最終的なmRNAが形成されます。
スプライシングとは何ですか？
の最初のステップ 遺伝子 表現は転写と呼ばれます。 このプロセスでは、DNAをテンプレートとして使用してRNAが合成されます。 分子生物学のセントラルドグマは、遺伝情報の流れが情報担体DNAからRNA、そしてタンパク質へと流れることです。 の最初のステップ 遺伝子 表現は転写です。 このプロセスでは、DNAをテンプレートとして使用してRNAが合成されます。 DNAは遺伝子情報のキャリアであり、XNUMXつからなるコードの助けを借りてそこに保存されます 拠点 アデニン、チミン、グアニン、シトシン。 転写中、RNAポリメラーゼタンパク質複合体はDNAの塩基配列を読み取り、対応する「プレメッセンジャーRNA」（略してプレmRNA）を生成します。 このプロセスでは、チミンの代わりにウラシルが常に挿入されます。 遺伝子はエクソンとイントロンで構成されています。 エクソンは、実際に遺伝情報をコード化する遺伝物質の部分です。 一方、イントロンは、 遺伝子。 したがって、DNAに保存されている遺伝子には、対応しない長いセグメントが点在しています。 アミノ酸 後のタンパク質で、翻訳に貢献しません。 遺伝子は、60〜35ヌクレオチドの長さで最大100,000個のイントロンを持つことができます。 平均して、これらのイントロンはエクソンよりXNUMX倍長いです。 転写の最初のステップで形成されたプレmRNAは、しばしば未成熟mRNAとも呼ばれ、依然としてエクソンとイントロンの両方を含んでいます。 ここからスプライシングのプロセスが始まります。 イントロンはプレmRNAから除去する必要があり、残りのエクソンは互いにリンクしている必要があります。 そうして初めて、成熟したmRNAが核を離れて翻訳を開始することができます。 スプライシングは主にスプライセオソームの助けを借りて行われます。 これは、XNUMXつのsnRNP（核内低分子リボ核タンパク質粒子）で構成されています。 これらのsnRNPのそれぞれは、snRNAと タンパク質。 その他 タンパク質 snRNPの一部ではないものは、スプライセオソームの一部でもあります。 スプライセオソームはメジャースプライセオソームとマイナースプライソソームに分けられます。 メジャースプライセオソームはすべてのヒトイントロンの95％以上を処理し、マイナースプライソソームは主にATACイントロンを処理します。 スプライシングを説明するために、リチャード・ジョン・ロバーツとフィリップ・A・シャープは1993年にノーベル医学賞を受賞しました。代替スプライシングとRNAの触媒作用に関する研究で、トーマス・R・チェクとシドニー・アルトマンは1989年にノーベル化学賞を受賞しました。 。
機能とタスク
スプライシングの過程で、スプライセオソームはその個々の部分から毎回新たに形成されます。 哺乳類では、snRNP U1は最初に5'-スプライス部位に付着し、残りのスプライセオソームの形成を開始します。 snRNPU2はイントロンの分岐部位に結合します。 これに続いて、tri-snRNPも結合します。 スプライセオソームは、XNUMXつの連続したエステル交換によってスプライシング反応を触媒します。 反応の最初の部分では、 酸素 の2'-OH基からの原子 アデノシン 「分岐点シーケンス」（BPS）からの攻撃 りん 5'-スプライス部位のホスホジエステル結合の原子。 これにより5'-エクソンが放出され、イントロンが循環します。 The 酸素 3'-エクソンの現在遊離している5'-OH基の原子は、3'-スプライス部位に結合し、XNUMXつのエクソンを接続し、イントロンを放出します。 これにより、イントロンはラリアットと呼ばれるシュリゲン型のコンフォメーションになり、その後分解されます。 対照的に、スプライセオソームは自己触媒スプライシング（自己スプライシング）では何の役割も果たしません。 ここでは、イントロンはRNA自体の二次構造によって翻訳から除外されています。 tRNA（トランスファーRNA）の酵素的スプライシングは真核生物と古細菌で起こりますが、 細菌。 スプライシングのプロセスは、エクソンとイントロンの境界で正確に非常に正確に発生する必要があります。これは、単一のヌクレオチドによる偏差のみが発生するためです。 つながる の誤ったコーディングに アミノ酸 したがって、完全に異なるの形成に タンパク質。 pre-mRNAのスプライシングは、環境の影響や組織の種類によって異なります。 これは、同じDNA配列、つまり同じプレmRNAから異なるタンパク質を形成できることを意味します。このプロセスは選択的スプライシングと呼ばれます。 人間の細胞には約20,000個の遺伝子が含まれていますが、選択的スプライシングにより数十万個のタンパク質を形成することができます。 すべてのヒト遺伝子の約30％が選択的スプライシングを示します。 スプライシングは進化の過程で主要な役割を果たしてきました。 エクソンはタンパク質の単一ドメインをコードすることが多く、さまざまな方法で組み合わせることができます。 これは、まったく異なる機能を持つ多種多様なタンパク質が、ほんの数個のエクソンから生成できることを意味します。 このプロセスは、エクソンシャッフリングと呼ばれます。
疾患および障害
いくつかの遺伝性疾患は、スプライシングと密接に関連して発生する可能性があります。 非コーディングイントロンの変異は通常は起こりません つながる タンパク質形成の欠陥に。 しかし、スプライシングの調節に重要なイントロンの一部に変異が発生した場合、これは つながる プレmRNAのスプライシングの欠陥に。 得られた成熟mRNAは、欠陥のあるタンパク質、または最悪の場合、有害なタンパク質をコードします。 これは、たとえば、一部のタイプのベータ版の場合です。サラセミア、遺伝 貧血。 このように発生する病気の他の代表者は次のとおりです。 エーラース・ダンロス症候群 （EDS）タイプIIおよび 脊髄性筋萎縮症.
