Sambatan

Itu Sambatan mewakili proses penting selama transkripsi dalam inti eukariota, di mana mRNA matang muncul dari pra-mRNA. Intron yang masih terkandung dalam pra-mRNA setelah transkripsi dihapus dan ekson yang tersisa digabungkan untuk membentuk mRNA yang sudah jadi.

Apa itu splicing

Dogma sentral biologi molekuler menyatakan bahwa aliran informasi genetik berlangsung dari DNA pembawa informasi melalui RNA ke protein. Langkah pertama dalam ekspresi gen adalah apa yang dikenal sebagai transkripsi. RNA disintesis menggunakan DNA sebagai template. DNA adalah pembawa informasi genetik, yang disimpan di sana dengan bantuan kode yang terdiri dari empat basa adena, timin, guanin, dan sitosin. Kompleks protein RNA polimerase membaca urutan dasar DNA selama transkripsi dan menghasilkan "RNA pra-pembawa pesan" yang sesuai (disingkat pra-mRNA). Alih-alih timin, urasil selalu dimasukkan.

Gen terdiri dari ekson dan intron. Ekson adalah bagian dari genom yang sebenarnya menyandikan informasi genetik. Sebaliknya, intron mewakili bagian non-coding dalam suatu gen. Gen yang disimpan pada DNA dilintasi oleh bagian panjang yang tidak sesuai dengan asam amino apa pun dalam protein selanjutnya dan tidak berkontribusi pada translasi.

Sebuah gen dapat memiliki hingga 60 intron, dengan panjang antara 35 dan 100.000 nukleotida. Rata-rata, intron ini sepuluh kali lebih panjang dari ekson. Pra-mRNA yang diproduksi pada langkah pertama transkripsi, juga sering disebut sebagai mRNA imatur, masih mengandung ekson dan intron. Di sinilah proses penyambungan dimulai.

Intron harus dihilangkan dari pre-mRNA dan ekson yang tersisa harus dihubungkan bersama. Hanya dengan demikian mRNA yang matang dapat meninggalkan inti sel dan memulai penerjemahan.

Penyambungan sebagian besar dilakukan dengan bantuan spliceosom (bahasa Jerman: spliceosome). Ini terdiri dari lima snRNP (partikel ribonukleoprotein nuklir kecil). Masing-masing snRNP ini terdiri dari snRNA dan protein. Beberapa protein lain yang bukan merupakan bagian dari snRNP juga merupakan bagian dari spliceosom. Spliceosomes dibagi menjadi spliceosomes mayor dan minor. Proses spliceosome utama lebih dari 95% dari semua intron manusia, spliceosome minor terutama menangani intron ATAC.

Untuk penjelasan splicing, Richard John Roberts dan Phillip A. Sharp dianugerahi Penghargaan Nobel bidang Kedokteran pada tahun 1993. Thomas R. Cech dan Sidney Altman menerima Hadiah Nobel Kimia pada tahun 1989 untuk penelitian mereka tentang penyambungan alternatif dan efek katalitik dari RNA.

Fungsi & tugas

Selama proses penyambungan, spliceosom terbentuk kembali dari masing-masing bagiannya. Pada mamalia, snRNP U1 pertama-tama menempel pada situs sambatan 5 dan memulai pembentukan spliceosom yang tersisa. SnRNP U2 mengikat ke titik percabangan intron. Setelah itu juga mengikat tri-snRNP.

Spliceosome mengkatalisis reaksi splicing melalui dua transesterifikasi yang berurutan. Pada bagian pertama reaksi, atom oksigen dari gugus 2'-OH dari adenosin dari "urutan titik cabang" (BPS) menyerang atom fosfor dari ikatan fosfodiester di situs sambungan 5'-nya. Ini melepaskan 5 'ekson dan mengedarkan intron. Atom oksigen dari gugus 3'-OH yang sekarang bebas dari 5'-ekson sekarang berikatan dengan situs sambungan 3', dimana dua ekson dihubungkan dan intron dilepaskan. Intron dibawa ke dalam konformasi yang disederhanakan, yang disebut lariat, yang kemudian dipecah.

Berbeda dengan ini, spliceosom tidak berperan dalam penyambungan sendiri. Di sini intron dikecualikan dari terjemahan oleh struktur sekunder RNA itu sendiri. Penyambungan enzimatis tRNA (transfer RNA) terjadi pada eukariota dan archaea, tetapi tidak pada bakteri.

Proses penyambungan harus dilakukan dengan sangat presisi tepat di batas ekson-intron, karena penyimpangan hanya dengan satu nukleotida akan menyebabkan pengkodean asam amino yang salah dan dengan demikian membentuk protein yang sama sekali berbeda.

Penyambungan pra-mRNA dapat berubah menjadi berbeda karena pengaruh lingkungan atau jenis jaringan. Ini berarti bahwa protein yang berbeda dapat dibentuk dari urutan DNA yang sama dan dengan demikian dari pra-mRNA yang sama. Proses ini dikenal sebagai penyambungan alternatif. Sel manusia mengandung sekitar 20.000 gen, tetapi mampu menghasilkan beberapa ratus ribu protein karena penyambungan alternatif. Sekitar 30% dari semua gen manusia memiliki sambungan alternatif.

Penyambungan telah memainkan peran utama dalam evolusi. Ekson sering menyandikan domain individual protein, yang dapat digabungkan satu sama lain dengan cara yang berbeda. Ini berarti bahwa berbagai macam protein dengan fungsi yang sangat berbeda dapat dihasilkan hanya dari beberapa ekson. Proses ini disebut pengocokan ekson.

Penyakit & penyakit

Beberapa penyakit keturunan bisa berhubungan erat dengan penyambungan. Mutasi pada intron non-coding biasanya tidak menyebabkan kesalahan dalam pembentukan protein. Namun, jika mutasi terjadi di bagian intron yang penting untuk pengaturan splicing, hal ini dapat menyebabkan splicing yang salah pada pre-mRNA. MRNA matang yang dihasilkan kemudian mengkodekan protein yang salah atau, dalam kasus terburuk, protein berbahaya. Ini adalah kasus, misalnya, dengan beberapa jenis beta-thalassemia, anemia bawaan. Perwakilan penyakit lain yang berkembang dengan cara ini adalah, misalnya, sindrom Ehlers-Danlos (EDS) tipe II dan atrofi otot tulang belakang.