ประกบกัน

ประกบกัน แสดงถึงกระบวนการที่สำคัญระหว่างการถอดความในนิวเคลียสของเซลล์ของยูคาริโอตในระหว่างที่ mRNA ที่โตเต็มที่จะโผล่ออกมาจาก pre-mRNA Introns ที่ยังคงมีอยู่ใน pre-mRNA หลังจากถอดการถอดความแล้วและ exons ที่เหลือจะถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อสร้าง mRNA ที่เสร็จสมบูรณ์

ประกบคืออะไร

ความเชื่อกลางของอณูชีววิทยากล่าวว่าการไหลของข้อมูลทางพันธุกรรมเกิดขึ้นจาก DNA ของผู้ให้บริการข้อมูลผ่านทาง RNA ไปยังโปรตีน ขั้นตอนแรกในการแสดงออกของยีนคือสิ่งที่เรียกว่าการถอดความ RNA ถูกสังเคราะห์โดยใช้ DNA เป็นแม่แบบ ดีเอ็นเอเป็นพาหะของข้อมูลทางพันธุกรรมซึ่งเก็บไว้ที่นั่นด้วยความช่วยเหลือของรหัสที่ประกอบด้วยอะดีนีสสี่ฐานไทมีนกัวนีนและไซโตซีน RNA polymerase protein complex จะอ่านลำดับเบสของ DNA ในระหว่างการถอดความและสร้าง "pre-messenger RNA" ที่เกี่ยวข้อง (pre-mRNA สำหรับระยะสั้น) แทนที่จะเป็นไทมีน uracil จะถูกรวมเข้าด้วยกันเสมอ

ยีนประกอบด้วยเอ็กซอนและอินตรอน เอ็กซอนเป็นส่วนหนึ่งของจีโนมที่เข้ารหัสข้อมูลทางพันธุกรรม ในทางตรงกันข้ามอินตรอนเป็นตัวแทนของส่วนที่ไม่มีการเข้ารหัสภายในยีนยีนที่เก็บไว้ในดีเอ็นเอจะถูกส่งผ่านไปตามส่วนยาวซึ่งไม่สอดคล้องกับกรดอะมิโนใด ๆ ในโปรตีนในภายหลังและไม่มีส่วนในการแปล

ยีนสามารถมีได้ถึง 60 อินตรอนโดยมีความยาวระหว่าง 35 ถึง 100,000 นิวคลีโอไทด์ โดยเฉลี่ยแล้วอินตรอนเหล่านี้ยาวกว่าเอ็กซอนสิบเท่า pre-mRNA ที่ผลิตในขั้นตอนแรกของการถอดความซึ่งมักเรียกกันว่า mRNA ที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะยังคงมีทั้งเอ็กซอนและอินตรอน นี่คือจุดเริ่มต้นของกระบวนการเชื่อมต่อ

ต้องถอดอินตรอนออกจาก pre-mRNA และ exons ที่เหลือจะต้องถูกเชื่อมเข้าด้วยกัน จากนั้น mRNA ที่โตเต็มที่จะสามารถออกจากนิวเคลียสของเซลล์และเริ่มการแปลได้

การประกบส่วนใหญ่ดำเนินการด้วยความช่วยเหลือของ spliceosome (เยอรมัน: spliceosome) สิ่งนี้ประกอบด้วย snRNP ห้าตัว (อนุภาคขนาดเล็กของไรโบนิวคลีโอโปรตีน) snRNPs เหล่านี้ประกอบด้วย snRNA และโปรตีน โปรตีนอื่น ๆ บางชนิดที่ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของ snRNPs ก็เป็นส่วนหนึ่งของ Spliceosome เช่นกัน Spliceosomes แบ่งออกเป็น Spliceosomes หลักและรอง Spliceosome ที่สำคัญประมวลผลมากกว่า 95% ของ intron ของมนุษย์ทั้งหมด spliceosome รองส่วนใหญ่จะเข้าควบคุมภายใน ATAC

สำหรับคำอธิบายของการต่อรอย Richard John Roberts และ Phillip A. Sharp ได้รับรางวัลโนเบลสาขาการแพทย์ในปี 1993 Thomas R. Cech และ Sidney Altman ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีในปี 1989 จากการวิจัยเกี่ยวกับการต่อรอยทางเลือกและผลการเร่งปฏิกิริยาของ RNA

ฟังก์ชันและงาน

ในระหว่างขั้นตอนการต่อรอย Spliceosome จะถูกสร้างขึ้นใหม่จากแต่ละส่วน ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม snRNP U1 จะสะสมบนไซต์รอยต่อ 5 ตัวก่อนและเริ่มการสร้างรอยต่อที่เหลือ snRNP U2 ผูกกับจุดแตกแขนงของ intron จากนั้น tri-snRNP ก็ผูก

spliceosome เร่งปฏิกิริยาการต่อประกบโดยใช้ทรานเอสเตอริฟิเคชันต่อเนื่องสองตัว ในส่วนแรกของปฏิกิริยาอะตอมออกซิเจนจากกลุ่มอะดีโนซีน 2'-OH จาก "ลำดับจุดกิ่ง" (BPS) จะโจมตีอะตอมฟอสฟอรัสของพันธะฟอสโฟดิสเตอร์ในบริเวณรอยต่อ 5'-Splice สิ่งนี้จะเผยแพร่ 5 exon และหมุนเวียน intron อะตอมออกซิเจนของกลุ่ม 3'-OH ที่เป็นอิสระในขณะนี้ของ 5'-exon จะเชื่อมโยงกับไซต์ประกบ 3 'โดยที่ทั้งสองจะเชื่อมต่อกันและปล่อยอินตรอนออกมา intron ถูกนำเข้าสู่โครงสร้างที่คล่องตัวเรียกว่าบาศซึ่งจะถูกทำลายลง

ตรงกันข้ามกับสิ่งนี้ spliceosomes ไม่ได้มีบทบาทในการต่อตัวเอง ที่นี่ introns จะถูกแยกออกจากการแปลโดยโครงสร้างทุติยภูมิของ RNA เอง การเชื่อมต่อของเอนไซม์ tRNA (Transfer RNA) เกิดขึ้นในยูคาริโอตและอาร์คีเอ แต่ไม่ใช่ในแบคทีเรีย

กระบวนการเชื่อมต่อจะต้องเกิดขึ้นด้วยความแม่นยำสูงสุดที่ขอบเขต exon-intron เนื่องจากการเบี่ยงเบนด้วยนิวคลีโอไทด์เพียงตัวเดียวจะนำไปสู่การเข้ารหัสกรดอะมิโนที่ไม่ถูกต้องและทำให้เกิดโปรตีนที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง

การประกบกันของ pre-mRNA อาจแตกต่างออกไปเนื่องจากอิทธิพลของสิ่งแวดล้อมหรือประเภทของเนื้อเยื่อ ซึ่งหมายความว่าโปรตีนที่แตกต่างกันสามารถสร้างขึ้นจากลำดับดีเอ็นเอเดียวกันและเป็น pre-mRNA เดียวกัน กระบวนการนี้เรียกว่าการประกบทางเลือก เซลล์ของมนุษย์มียีนประมาณ 20,000 ยีน แต่สามารถสร้างโปรตีนได้หลายแสนชนิดเนื่องจากการเชื่อมต่อแบบอื่น ประมาณ 30% ของยีนของมนุษย์ทั้งหมดมีการเชื่อมต่อแบบอื่น

การประกบกันมีบทบาทสำคัญในวิวัฒนาการ Exons มักเข้ารหัสโปรตีนแต่ละโดเมนซึ่งสามารถรวมเข้าด้วยกันได้หลายวิธี นั่นหมายความว่าโปรตีนหลากหลายชนิดที่มีหน้าที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงสามารถผลิตได้จากเอ็กซอนเพียงไม่กี่ตัว กระบวนการนี้เรียกว่า exon shuffling

ความเจ็บป่วยและความเจ็บป่วย

โรคทางพันธุกรรมบางอย่างสามารถเกิดขึ้นได้จากการเชื่อมต่ออย่างใกล้ชิดกับการประกบกัน การกลายพันธุ์ในอินตรอนที่ไม่มีการเข้ารหัสมักไม่นำไปสู่ข้อผิดพลาดในการสร้างโปรตีน อย่างไรก็ตามหากการกลายพันธุ์เกิดขึ้นในส่วนหนึ่งของอินตรอนซึ่งมีความสำคัญต่อการควบคุมการต่อรอยสิ่งนี้อาจนำไปสู่การเชื่อมต่อที่ผิดพลาดของ pre-mRNA mRNA ที่เจริญเติบโตเต็มที่แล้วจะเข้ารหัสผิดพลาดหรือในกรณีที่เลวร้ายที่สุดคือโปรตีนที่เป็นอันตราย ในกรณีนี้เช่นกับเบต้า - ธาลัสซีเมียบางชนิดซึ่งเป็นโรคโลหิตจางที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรม ตัวแทนอื่น ๆ ของโรคที่พัฒนาในลักษณะนี้เช่น Ehlers-Danlos syndrome (EDS) type II และ spinal muscle atrophy