Лекция 2. Экзон.

Лекция 2.
Экзон [от английского ex(pressi)on — выражение, выразительность],
участок гена (ДНК) эукариот, несущий генетическую информацию,
кодирующую синтез продукта гена (белка). Соответствующие экзону участки
ДНК, в отличие от интронов, полностью представлены в молекуле
информационной РНК, кодирующей первичную структуру белка. По мнению
некоторых исследователей экзоны соответствуют доменам (структурно
автономным областям) в белке и являются первичными генетическими
единицами, перекомбинация которых приводит к возникновению в ходе
эволюции новых генов и соответственно новых белков. Экзоны чередуются в
структуре гена с другими фрагментами — интронами.
При альтернативном сплайсинге некоторые экзоны удаляются из зрелой
РНК.
Зрелая РНК может образоваться в результате:
удаления интронов из незрелой мРНК в процессе цис-сплайсинга
объединения и лигирования двух или более незрелых мРНК в процессе
транс-сплайсинга.
Зрелая РНК может кодировать полипептид (мРНК) или выполнять
некодирующие функции (входить в состав рибосомы, рРНК или участвовать в
трансляции в случае тРНК). В зависимости от контекста, экзон может
соответствовать последовательности нуклеотидов и ДНК, и транскрипта РНК.
Интрон — участок ДНК, который является частью гена, но не содержит
информации о последовательности аминокислот белка.
Схема нуклеотидной последовательности пре-мРНК гена CDK4 человека.
Большую часть последовательности занимают интроны (показаны серым
цветом)
После транскрипции последовательности нуклеотидов, соответствующие
интронам, вырезаются из незрелой мРНК (пре-мРНК) в процессе сплайсинга.
Интроны характерны для генов эукариот. Интроны также найдены в генах,
кодирующих рибосомальные РНК (рРНК), транспортные РНК (тРНК) и
некоторые белки прокариот, эти интроны вырезаются на уровне РНК за счёт
автосплайсинга. Число и длина интронов очень различны в разных видах и
среди разных генов одного организма. Например, геном дрожжей
Saccharomyces cerevisiae содержит в целом 293 интрона, в то время как в
человеческом геноме можно насчитать свыше 300 тысяч интронов[1].
Обычно интроны длиннее экзонов.
Сплайсинг (от англ. splice — сращивать или склеивать концы
чего-либо) — процесс вырезания определенных нуклеотидных
последовательностей из молекул РНК и соединения последовательностей,
сохраняющихся в «зрелой» молекуле, в ходе процессинга РНК. Наиболее
часто этот процесс встречается при созревании матричной, или
информационной, РНК (мРНК) у эукариот, при этом путём биохимических
реакций с участием РНК и белков из мРНК удаляются участки, не
кодирующие белок (интроны) и соединяются друг с другом кодирующие
аминокислотную последовательность участки — экзоны. Таким образом
незрелая пре-мРНК превращается в зрелую мРНК, с которой считываются
(транслируются) белки клетки. Большинство генов прокариот, кодирующих
белки, не имеют интронов, поэтому у них сплайсинг пре-мРНК встречается
редко. У представителей эукариот, бактерий и архей встречается также
сплайсинг транспортных РНК (тРНК)[1] и других некодирующих РНК.
Автосплайсинг РНК тетрахимены обладает рибозимной активностью и может сплайсировать
сама себя, замыкаясь в кольцо и одним своим концом вырезая интроны из
другого.
Сплайсинг белков, или белковый сплайсинг — внутримолекулярный
автокаталитический процесс, происходящий в некоторых белках, при
котором внутренняя часть белка (под названием интеин) выщепляется из
белка-предшественника с последующим лигированием оставшихся частей.
На месте сплайсинга в белке-предшественнике находится цистеин или серин,
то есть аминокислота с нуклеофильной боковой группой. Известные в
настоящее время реакции сплайсинга не требуют экзогенных кофакторов и
источников энергии (например, АТФ или ГТФ). До открытия сплайсинга
белков словом «сплайсинг» обозначали сплайсинг пре-мРНК.