Сплайсинг и альтернативный сплайсинг

Какова последовательность событий при сплайсингеэкзонов и вырезании интрона между ними? Первым шагом является расщепление в 5'-положении интрона, что приводит к отделению экзона 1 от молекулы РНК, содержащей интрон и экзон 2. 5'-конец интрона образует петлю и соединяется с нуклеотидом А, входящим в последовательность, называемую участком разветвления(branchpoint sequence) и расположенную выше 3'-конца интрона. Интрон удаляется в форме лассо.

В клетках млекопитающих участок разветвления содержит консервативную последовательность (консенсус) YNCURAY, где Y — пиримидин, R — пурин, а N — любое основание. Ключевой А-нуклеотид в этой последовательности расположен в положении 18-28 пн выше 3'-конца интрона.

Сплайсинг происходит в особых структурах, называемых сплайсеосомами и состоящих из пре-мРНК, связанной с частицами малых ядерных рибонуклеопротеинов (snRNP, иногда ученые называют их snurps).

Альтернативный сплайсинг – это процесс, когда с одного гена считывается более одного типа мРНК, за счет считывания с разных экзонов, а также за счет использования альтернативных промоторов или альтернативных теминаторов.

Использование альтернативных промоторов может изменять 5'-конец, использование альтернативных терминаторов — 3'-конец транскрипта. Эти изменения могут возникать только за счет инициирующих или терминальных последовательностей мРНК. Но главный механизм – альтернативный сплайсинг

Терминаторы транскрипции

У прокариот за терминацию транскрипции отвечают участки ДНК, называемые терминаторами.

В процессе терминации некоторых генов у бактерий участвует белокρ. Терминаторы в таких генах называются ρ-зависимыми (или терминаторы II типа).

Во многих других терминаторах РНК-полимераза сама по себе может осуществлять терминацию. Терминаторы такого типа называются
ρ-независимыми (I типа). ρ-независимые терминаторы состоят из последовательностей, расположенных за 16-20 п.н. от точки терминации и представляющих собой палиндром (инвертированный повтор. Эта последовательность замыкается хвостом из 4-8 А(Т)-нуклеотидов, на которой синтезируется полиU-последовательность.

ρ-зависимые терминаторы не имеют А(Т)-хвоста и не приводят к образованию шпильки в молекуле иРНК.

Три ключевых события происходят на терминаторах обоих типов:

1) останавливается синтез РНК;

2) цепь РНК освобождается от ДНК;

3) РНК-полимераза освобождается от ДНК.

Псевдогены

Иногда в геномах встречаются так называемые псевдогены. Они имеют все необходимые черты генов, т. е. полный набор экзонов, характерных для каких-то генов, полиА(Т)-хвосты и короткие прямые повторы длиной 10-20 пн (как у мобильных элементов), однако остаются функционально неактивными. Существуют 2 типа псевдогенов:

1. Традиционныепсевдогены (семейство генов глобинов). Они возникают за счет дупликаций определенных генов, которые затем выключаются в результате делеций и точковых мутаций.

2. Процессированныепсевдогены. У них нет интронов, но есть остатки полиА(Т)-хвоста; по флангам чаще всего находят прямые повторы. Такие псевдогены часто встречаются у млекопитающих и редко — у дрожжей.

В геноме человека не менее 3 тыс. последовательностей являются псевдогенами.