PENYAMBUNGAN (GENETIK): JENISNYA, JENIS - BIOLOGI - 2026

The splicing atau proses splicing RNA, adalah satu fenomena yang berlaku dalam organisma eukariot selepas transkripsi DNA kepada RNA dan melibatkan pembuangan intron gen, mengekalkan exons. Ia dianggap penting dalam ekspresi gen.

Ia berlaku melalui peristiwa penghapusan ikatan fosfodiester antara ekson dan intron dan penyatuan ikatan antara ekson seterusnya. Penyambungan berlaku pada semua jenis RNA, namun lebih relevan dalam molekul RNA messenger. Ia juga boleh berlaku pada molekul DNA dan protein.

Sumber: Oleh BCSteve, dari Wikimedia Commons

Mungkin apabila ekson dipasang, mereka mengalami susunan atau jenis perubahan. Acara ini dikenali sebagai penyambungan alternatif dan mempunyai akibat biologi yang penting.

Apa itu terdiri?

Gen adalah urutan DNA dengan maklumat yang diperlukan untuk menyatakan fenotip. Konsep gen tidak terhad kepada urutan DNA yang dinyatakan sebagai protein.

Pusat "dogma" biologi melibatkan proses mentranskripsikan DNA ke dalam molekul perantaraan, RNA messenger. Ini seterusnya diterjemahkan ke dalam protein dengan bantuan ribosom.

Walau bagaimanapun, dalam organisma eukariotik urutan gen panjang ini terganggu oleh sejenis urutan yang tidak diperlukan untuk gen yang dimaksudkan: intron. Agar RNA utusan dapat diterjemahkan dengan cekap, intron ini mesti dikeluarkan.

Penyambungan RNA adalah mekanisme yang melibatkan pelbagai tindak balas kimia yang digunakan untuk menghilangkan unsur-unsur yang mengganggu urutan gen tertentu. Unsur-unsur yang dilestarikan dipanggil ekson.

Di mana ia berlaku?

Spliceosome adalah kompleks protein besar yang menjadi pemangkin kepada langkah penyambungan. Ini terdiri dari lima jenis RNA nuklear kecil yang disebut U1, U2, U4, U5 dan U6, serta serangkaian protein.

Diperkirakan bahawa penyambungan mengambil bagian dalam lipatan pra-mRNA untuk menyelaraskannya dengan betul dengan dua wilayah di mana proses penyambungan akan terjadi.

Kompleks ini dapat mengenali urutan konsensus yang dimiliki kebanyakan intron di hujung 5 'dan 3' mereka. Perlu diperhatikan bahawa gen telah dijumpai di Metazoans yang tidak mempunyai urutan ini dan menggunakan kumpulan RNA nuklear kecil lain untuk pengiktirafan mereka.

Jenis-Jenis

Dalam literatur, istilah splicing biasanya diterapkan pada proses yang melibatkan messenger RNA. Walau bagaimanapun, terdapat proses penyambungan berbeza yang berlaku di biomolekul penting lain.

Protein juga dapat menjalani penyambungan, dalam hal ini adalah urutan asid amino yang dikeluarkan dari molekul.

Serpihan yang dikeluarkan disebut "intein". Proses ini berlaku secara semula jadi dalam organisma. Biologi molekul telah berjaya mencipta pelbagai teknik menggunakan prinsip ini yang melibatkan manipulasi protein.

Begitu juga, penyambungan juga berlaku pada tahap DNA. Oleh itu, dua molekul DNA yang sebelumnya dipisahkan mampu bergabung dengan ikatan kovalen.

Jenis penyambungan RNA

Sebaliknya, bergantung pada jenis RNA, terdapat strategi kimia yang berbeza di mana gen dapat menyingkirkan intron. Terutama penyambungan pra-mRNA adalah proses yang rumit, kerana ia melibatkan serangkaian langkah yang dikatalisis oleh spliceosome. Secara kimia, proses itu berlaku oleh reaksi transesterifikasi.

Dalam ragi, misalnya, prosesnya dimulakan dengan pembelahan wilayah 5 'di tempat pengecaman, intron-exon "loop" terbentuk melalui ikatan fosfodiester 2'-5'. Proses diteruskan dengan pembentukan jurang di wilayah 3 'dan akhirnya penyatuan kedua-dua ekson itu berlaku.

Beberapa intron yang mengganggu gen nuklear dan mitokondria dapat disambungkan tanpa memerlukan enzim atau tenaga, melainkan melalui reaksi transesterifikasi. Fenomena ini diperhatikan pada organisma Tetrahymena thermophila.

Sebaliknya, kebanyakan gen nuklear tergolong dalam kumpulan intron yang memerlukan mesin untuk menjadi pemangkin proses penyingkiran.

Penyambungan alternatif

Pada manusia telah dilaporkan bahawa terdapat sekitar 90.000 protein yang berlainan dan sebelumnya disangka bahawa mesti ada jumlah gen yang sama.

Dengan kedatangan teknologi baru dan projek genom manusia, dapat disimpulkan bahawa kita hanya memiliki sekitar 25,000 gen. Jadi bagaimana mungkin kita mempunyai banyak protein?

Ekson mungkin tidak dipasang dalam urutan yang sama di mana mereka ditranskripsikan ke dalam RNA, tetapi mereka dapat disusun dengan membuat kombinasi novel. Fenomena ini dikenali sebagai penyambungan alternatif. Atas sebab ini satu gen yang ditranskripsikan dapat menghasilkan lebih daripada satu jenis protein.

Ketidakseimbangan antara jumlah protein dan jumlah gen dijelaskan pada tahun 1978 oleh penyelidik Gilbert, meninggalkan konsep tradisional "untuk gen ada protein."

Sumber: Oleh Institut Penyelidikan Genom Manusia Nasional (http://www.genome.gov/Images/EdKit/bio2j_large.gif), melalui Wikimedia Commons

ciri-ciri

Bagi Kelemen et al. (2013) "salah satu fungsi acara ini adalah untuk meningkatkan kepelbagaian RNA messenger, selain mengatur hubungan antara protein, antara protein dan asid nukleik dan antara protein dan membran."

Menurut penulis ini "penyambungan alternatif bertanggungjawab untuk mengatur lokasi protein, sifat enzimatik dan interaksi mereka dengan ligan". Ini juga berkaitan dengan proses pembezaan sel dan pengembangan organisma.

Mengingat evolusi, tampaknya mekanisme penting untuk perubahan, kerana sebilangan besar organisma eukariotik yang lebih tinggi didapati mengalami kejadian penyambungan alternatif yang tinggi. Selain memainkan peranan penting dalam pembezaan spesies dan evolusi genom.

Penyambungan dan barah alternatif

Terdapat bukti bahawa sebarang kesalahan dalam proses ini boleh menyebabkan fungsi sel yang tidak normal, yang mengakibatkan akibat yang serius bagi individu tersebut. Di antara potensi patologi ini, barah menonjol.

Atas sebab ini, penyambungan alternatif telah dicadangkan sebagai penanda biologi baru untuk keadaan sel yang tidak normal ini. Demikian juga, jika mungkin untuk memahami dasar mekanisme penyakit ini, penyelesaiannya dapat dicadangkan.

Rujukan

1. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biokimia. Saya terbalik.
2. De Conti, L., Baralle, M., & Buratti, E. (2013). Definisi exon dan intron dalam penyambungan pra - mRNA. Ulasan Interdisipliner Wiley: RNA, 4 (1), 49-60.
3. Kelemen, O., Convertini, P., Zhang, Z., Wen, Y., Shen, M., Falaleeva, M., & Stamm, S. (2013). Fungsi penyambungan alternatif. Gene, 514 (1), 1–30.
4. Lamond, A. (1993). Spliceosome. Bioessays, 15 (9), 595-603.
5. Roy, B., Haupt, LM, & Griffiths, LR (2013). Ulasan: Penyambungan Alternatif (AS) Gen Sebagai Pendekatan untuk Menjana Kerumitan Protein. Genomik Semasa, 14 (3), 182–194.
6. Vila - Perelló, M., & Muir, TW (2010). Aplikasi Biologi Penyambungan Protein. Sel, 143 (2), 191-200.
7. Liu, J., Zhang, J., Huang, B., & Wang, X. (2015). Mekanisme penyambungan alternatif dan penerapannya dalam diagnosis dan rawatan leukemia. Jurnal Perubatan Makmal Cina, 38 (11), 730-732.