«Генетика (с элементами цитологии, вирусологии, биохимии, микробиологии и прочих зверей) часть 2»

ГЕНЕТИКА

Часть 002

Сплайсинг

Как уже известно, ДНК находится в ядре в форме компактного клубка, так что для того, чтобы ее гены скопировались в РНК, этот клубок должен расходиться локально (то есть в том месте, где происходит копирование). Только что образованная молекула РНК называется первичным транскриптом (пре-мРНК). Она представляет собой длинную цепочку нуклеотидов, последовательность которых строится в соответствии с последовательностью нуклеотидов в ДНК согласно принципу комплементарности. Редактирование этого первичного транскрипта начинается сразу же после его образования, и заключается этот процесс в удалении из РНК некодирующих участков - интронов. Данный процесс, называемый сплайсингом, аналогичен монтированию отснятого киноматериала, при котором из пленки вырезаются лишние кадры. В результате вырезания интронов получаются более короткие полинуклеотидные цепочки - молекулы мРНК, которые затем самостоятельно сворачиваются в компактные трехмерные структуры (за счет водородных связей, сульфидных мостиков и т.д.) и, проникая через мембрану, разделяющую ядро и цитоплазму, покидают ядро клетки и попадают в ее цитоплазму.

Нормальный сплайсинг

Первичный транскрипт гена (РНК) содержит экзоны (exon [`эксэн])- сегменты, кодирующие с помощью нуклеотидных триплетов (кодонов) аминокислоты, а также протяженные некодирующие последовательности - интроны. При редактировании транскрипта последние должны быть удалены, только в этом случае образуется функциональная мРНК. Гены человека особенно богаты интронами: каждый ген содержит в среднем восемь протяженных последовательностей такого типа, и машина сплайсинга должна безошибочно определять их границы.

Вблизи границ каждого экзона находятся короткие сегменты - так называемые энхансеры сплайсинга (SE, splicing enhancer [`сплайсинг ин`хансэ]), т.е. сегменты, которые запускают процедуру сплайсинга. Энхансеры имеют длину от трех до восьми нуклеотидов. Они указывают машине редактирования места вырезания интронов. Связывание регуляторных белков сплайсинга (SR) с энхансерами служит сигналом для специальных ферментов - сплайсосом, которые присоединяются к концам интронов. После этого сплайсосомы вырезают интроны из первичного транскрипта, а затем сшивают концы оставшихся его сегментов.

Роль молчащих мутаций в сплайсинге

Мы уже знаем, что одна и та же аминокислота может кодироваться разными кодонами, то есть разными триплетами нуклеотидов. Однонуклеотидная синонимичная замена, так
называемая молчащая мутация (то есть замена одного нуклеотида в триплете на другой таким образом, что получившийся неправильный триплет будет кодировать ту же самую аминокислоту, что и правильный), произошедшая в экзоне, может привести к тому, что энхансер при сплайсинге останется незамеченным, и тогда из мРНК окажется исключенным целый экзон.

Рассмотрим пример. Триплеты GGA и GGG кодируют аминокислоту глицин и могут входить в состав энхансера. Но первый триплет выступает как более мощный энхансер и обеспечивает более эффективный сплайсинг. По этой причине GGA чаще располагается у концов экзонов. Замена GGA на GGG может привести к тому, что энхансер останется незамеченным, и работа сплайсосом будет неправильной.