การประกบกันหมายถึงกระบวนการที่สำคัญระหว่างการถอดความในนิวเคลียสของยูคาริโอตซึ่ง mRNA ที่โตเต็มที่จะโผล่ออกมาจาก pre-mRNA ในกระบวนการนี้อินตรอนที่ยังคงอยู่ใน pre-mRNA หลังจากการถอดเสียงจะถูกลบออกและ exons ที่เหลือจะถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อสร้าง mRNA ขั้นสุดท้าย
splicing คืออะไร?
ขั้นตอนแรกใน ยีน นิพจน์เรียกว่าการถอดความ ในกระบวนการนี้ RNA จะถูกสังเคราะห์โดยใช้ DNA เป็นแม่แบบ ความเชื่อหลักของอณูชีววิทยาคือการไหลของข้อมูลทางพันธุกรรมมาจาก DNA ตัวพาข้อมูลไปยัง RNA ไปยังโปรตีน ขั้นตอนแรกใน ยีน นิพจน์คือการถอดความ ในกระบวนการนี้จะมีการสังเคราะห์ RNA โดยใช้ DNA เป็นแม่แบบ DNA เป็นพาหะของข้อมูลทางพันธุกรรมซึ่งเก็บไว้ที่นั่นด้วยความช่วยเหลือของรหัสที่ประกอบด้วยสี่ ฐาน อะดีนีนไทมีนกัวนีนและไซโตซีน ในระหว่างการถอดความ RNA polymerase protein complex จะอ่านลำดับเบสของ DNA และสร้าง“ pre-messenger RNA” ที่สอดคล้องกัน (pre-mRNA สำหรับระยะสั้น) ในกระบวนการนี้จะใส่ uracil แทนไทมีนเสมอ ยีนประกอบด้วยเอ็กซอนและอินตรอน เอ็กซอนเป็นส่วนหนึ่งของสารพันธุกรรมที่เข้ารหัสข้อมูลทางพันธุกรรม ในทางกลับกัน Introns แสดงถึงส่วนที่ไม่ได้เข้ารหัสภายในไฟล์ ยีน. ยีนที่เก็บไว้ในดีเอ็นเอจึงสลับกับส่วนยาวที่ไม่สอดคล้องกัน กรดอะมิโน ในโปรตีนในภายหลังและไม่ได้มีส่วนช่วยในการแปล ยีนสามารถมีได้ถึง 60 อินตรอนโดยมีความยาวระหว่าง 35 ถึง 100,000 นิวคลีโอไทด์ โดยเฉลี่ยแล้วอินตรอนเหล่านี้จะยาวกว่าเอ็กซอนสิบเท่า pre-mRNA ที่เกิดขึ้นในขั้นตอนแรกของการถอดความซึ่งมักเรียกกันว่า mRNA ที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะยังคงมีทั้งเอ็กซอนและอินตรอน นี่คือจุดเริ่มต้นของกระบวนการเชื่อมต่อ ต้องถอดอินตรอนออกจาก pre-mRNA และ exons ที่เหลือจะต้องถูกเชื่อมเข้าด้วยกัน จากนั้น mRNA ที่โตเต็มที่จะสามารถออกจากนิวเคลียสและเริ่มการแปลได้ การประกบส่วนใหญ่ดำเนินการด้วยความช่วยเหลือของ Spliceosome ซึ่งประกอบด้วย snRNPs XNUMX ตัว (อนุภาคไรโบนิวคลีโอโปรตีนนิวเคลียร์ขนาดเล็ก) snRNP แต่ละรายการประกอบด้วย snRNA และ โปรตีน. อื่น ๆ โปรตีน ที่ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของ snRNPs ก็เป็นส่วนหนึ่งของ spliceosome เช่นกัน Spliceosomes แบ่งออกเป็น Spliceosome หลักและรอง Spliceosome ที่สำคัญประมวลผลมากกว่า 95% ของ introns ของมนุษย์ทั้งหมดและ spliceosome ส่วนใหญ่จะจัดการกับ introns ของ ATAC เป็นหลัก สำหรับการอธิบายการต่อเชือก Richard John Roberts และ Phillip A. Sharp ได้รับรางวัลโนเบลสาขาการแพทย์ในปี 1993 สำหรับการวิจัยเกี่ยวกับการประกบทางเลือกและการเร่งปฏิกิริยาของ RNA Thomas R. Cech และ Sidney Altman ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีในปี 1989 .
ฟังก์ชั่นและงาน
ในขั้นตอนของการเชื่อมต่อ Spliceosome จะสร้างขึ้นใหม่ทุกครั้งจากแต่ละส่วน ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม snRNP U1 จะยึดติดกับไซต์ 5′-splice ก่อนและเริ่มการสร้างส่วนที่เหลือของ spliceosome snRNP U2 เชื่อมโยงกับไซต์ที่แตกแขนงของ intron ต่อไปนี้ tri-snRNP ยังผูก spliceosome เร่งปฏิกิริยาการต่อประกบโดยการทรานส์เอสเตอริฟิเคชันต่อเนื่องกัน ในส่วนแรกของปฏิกิริยาก ออกซิเจน อะตอมจากกลุ่ม 2′-OH ของ อะดีโนซีน จาก "ลำดับจุดสาขา" (BPS) โจมตี a ฟอสฟอรัส อะตอมของพันธะฟอสโฟดิสเตอร์ในไซต์รอยต่อ 5′ สิ่งนี้เผยแพร่ 5′-exon และ intron หมุนเวียน ออกซิเจน อะตอมของกลุ่ม 3′-OH ที่เป็นอิสระในตอนนี้ของ 5′-exon จะเชื่อมโยงกับไซต์ 3′-splice เชื่อมต่อทั้งสอง exons และปล่อย intron อินตรอนจึงถูกนำไปสู่โครงสร้างที่มีรูปร่างคล้ายชลิเกนเรียกว่าบรีอาทซึ่งต่อมาได้รับการย่อยสลาย ในทางตรงกันข้าม Spliceosomes ไม่มีบทบาทในการเชื่อมต่อแบบอัตโนมัติ (self-splicing) ที่นี่ introns ไม่รวมอยู่ในการแปลโดยโครงสร้างทุติยภูมิของ RNA เอง การเชื่อมต่อของเอนไซม์ tRNA (Transfer RNA) เกิดขึ้นในยูคาริโอตและอาร์คีเอ แต่ไม่อยู่ใน แบคทีเรีย. กระบวนการประกบจะต้องเกิดขึ้นด้วยความแม่นยำอย่างยิ่งที่ขอบเขต exon-intron เนื่องจากการเบี่ยงเบนโดยนิวคลีโอไทด์เพียงตัวเดียวจะ นำ ถึงการเข้ารหัสที่ไม่ถูกต้องของ กรดอะมิโน และทำให้เกิดความแตกต่างอย่างสิ้นเชิง โปรตีน. การประกบกันของ pre-mRNA อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับอิทธิพลของสิ่งแวดล้อมหรือประเภทของเนื้อเยื่อ ซึ่งหมายความว่าโปรตีนที่แตกต่างกันสามารถสร้างขึ้นจากลำดับดีเอ็นเอเดียวกันและทำให้พรี mRNA เดียวกันกระบวนการนี้เรียกว่าการประกบทางเลือก เซลล์ของมนุษย์มียีนประมาณ 20,000 ยีน แต่สามารถสร้างโปรตีนได้หลายแสนชนิดเนื่องจากการประกบกันแบบอื่น ประมาณ 30% ของยีนของมนุษย์ทั้งหมดมีการเชื่อมต่อแบบทางเลือก การประกบกันมีบทบาทสำคัญในวิวัฒนาการ Exons มักเข้ารหัสโดเมนเดียวของโปรตีนซึ่งสามารถรวมกันได้หลายวิธี ซึ่งหมายความว่าโปรตีนหลากหลายชนิดที่มีหน้าที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงสามารถสร้างได้จากเอ็กซอนเพียงไม่กี่ตัว กระบวนการนี้เรียกว่า exon-shuffling
โรคและความผิดปกติ
โรคที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมบางอย่างสามารถเกิดขึ้นได้โดยมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับการประกบกัน การกลายพันธุ์ในอินตรอนที่ไม่มีการเข้ารหัสไม่ได้เกิดขึ้นตามปกติ นำ ถึงข้อบกพร่องในการสร้างโปรตีน อย่างไรก็ตามหากการกลายพันธุ์เกิดขึ้นในส่วนหนึ่งของอินตรอนที่มีความสำคัญต่อการควบคุมการต่อรอยก็สามารถทำได้ นำ เพื่อเชื่อมต่อที่มีข้อบกพร่องของ pre-mRNA mRNA ที่เจริญเติบโตเต็มที่แล้วจะเข้ารหัสที่มีข้อบกพร่องหรือในกรณีที่เลวร้ายที่สุดคือโปรตีนที่เป็นอันตราย นี่เป็นกรณีตัวอย่างเช่นในเบต้าบางประเภทธาลัสซีเป็นกรรมพันธุ์ โรคโลหิตจาง. ตัวแทนอื่น ๆ ของโรคที่เกิดขึ้นในลักษณะนี้ ได้แก่ ดาวน์ซินโดร Ehlers-Danlos (EDS) type II และ กล้ามเนื้อลีบของกระดูกสันหลัง.
