जीन की संरचना: एक्सॉन, इंट्रॉन और स्प्लिस वेरिएंट

यूकेरियोटिक जीन विभाजित होते हैं: उनके प्रोटीन-कोडिंग निर्देश (एक्सॉन) गैर-कोडिंग खंडों (इंट्रॉन) द्वारा बाधित होते हैं, जो प्रतिलेखित तो होते हैं लेकिन संदेश का उपयोग होने से पहले हटा दिए जाते हैं। यह चुनकर कि किन एक्सॉन को रखना है, एक ही जीन वैकल्पिक स्प्लिसिंग के माध्यम से कई अलग-अलग mRNA और प्रोटीन का उत्पादन कर सकता है, जिससे एक्सॉन-इंट्रॉन संरचना जैविक जटिलता का एक प्रमुख स्रोत बन जाती है।

Definition

एक्सॉन जीन के वे खंड होते हैं जो परिपक्व RNA में बने रहते हैं, इंट्रॉन मध्यवर्ती खंड होते हैं जिन्हें RNA प्रसंस्करण के दौरान हटा दिया जाता है, और स्प्लिस वेरिएंट (आइसोफॉर्म) वे विशिष्ट परिपक्व प्रतिलेख होते हैं जो तब उत्पन्न होते हैं जब एक जीन के एक्सॉन को विभिन्न संयोजनों में जोड़ा जाता है।

Scope

यह विषय जीन की एक्सॉन-इंट्रॉन वास्तुकला, इंट्रॉन को हटाने और एक्सॉन को जोड़ने वाली स्प्लिसिंग प्रक्रिया, और एक जीन से कई प्रतिलेख वेरिएंट उत्पन्न करने वाले तंत्र के रूप में वैकल्पिक स्प्लिसिंग को शामिल करता है। यह जीन संरचना को संदर्भ और शैक्षिक सामग्री के रूप में मानता है; स्प्लिसिंग रोग तंत्र का वर्णन सामान्य शब्दों में किया गया है न कि नैदानिक मार्गदर्शन के रूप में।

Core questions

• एक एक्सॉन को एक इंट्रॉन से क्या अलग करता है?
• स्प्लिसिंग इंट्रॉन को कैसे हटाती है और एक्सॉन को सटीक रूप से कैसे जोड़ती है?
• वैकल्पिक स्प्लिसिंग एक जीन से कई प्रोटीन कैसे उत्पन्न करती है?
• स्प्लिस साइट को बाधित करने से जीन के कार्य में परिवर्तन क्यों होता है?

Key concepts

• एक्सॉन
• इंट्रॉन
• विभाजित (बाधित) जीन
• प्री-mRNA स्प्लिसिंग और स्प्लिसियोसोम
• स्प्लिस डोनर और एक्सेप्टर साइटें
• वैकल्पिक स्प्लिसिंग
• प्रतिलेख आइसोफॉर्म
• संवैधानिक बनाम वैकल्पिक एक्सॉन

Mechanisms

प्रतिलेखन के बाद, स्प्लिसियोसोम इंट्रॉन सीमाओं पर अनुक्रमों को पहचानता है — स्प्लिस डोनर (5') और एक्सेप्टर (3') साइटें — और प्रत्येक इंट्रॉन को हटा देता है, जिससे आसन्न एक्सॉन को एक निरंतर परिपक्व RNA में जोड़ा जाता है। क्योंकि एक्सॉन समावेशन विनियमित होता है, एक जीन विभिन्न कोशिकाओं या स्थितियों में अपने एक्सॉन के विभिन्न संयोजनों को इकट्ठा कर सकता है, जिससे एक ही स्थान से वैकल्पिक स्प्लिस वेरिएंट प्राप्त होते हैं; यह जीनोम की प्रोटीन-कोडिंग क्षमता का नाटकीय रूप से विस्तार करता है। वैकल्पिक स्प्लिसिंग का पैटर्न स्वयं विकासवादी रूप से परिवर्तनशील और ऊतक-विशिष्ट होता है, जो कोशिका प्रकारों और प्रजातियों के बीच अंतर में योगदान देता है।

Clinical relevance

वे वेरिएंट जो स्प्लिस साइटों में आते हैं या जो स्प्लिसिंग संकेतों को बनाते या नष्ट करते हैं, वे यह बदल सकते हैं कि कौन से एक्सॉन शामिल हैं और इसलिए एक जीन के उत्पाद को बदल या समाप्त कर सकते हैं, यही कारण है कि स्प्लिस-प्रभावित वेरिएंट वेरिएंट व्याख्या में एक महत्वपूर्ण वर्ग हैं। यह विषय संदर्भ और शिक्षा के लिए ऐसे प्रभावों के संरचनात्मक आधार का वर्णन करता है और नैदानिक या उपचार मार्गदर्शन प्रदान नहीं करता है।

Epidemiology

वैकल्पिक स्प्लिसिंग व्यापक है: अधिकांश मानव मल्टी-एक्सॉन जीन एक से अधिक स्प्लिस वेरिएंट का उत्पादन करते हैं, और स्प्लिसिंग की व्यापकता और पैटर्न ऊतकों और कशेरुकी प्रजातियों में काफी भिन्न होता है, जिससे यह यूकेरियोटिक जीन अभिव्यक्ति की लगभग सार्वभौमिक विशेषता बन जाती है न कि कोई अपवाद।

Evidence & guidelines

विभाजित-जीन मॉडल इस प्रत्यक्ष प्रदर्शन पर आधारित है कि mRNA अनुक्रम उनके जीनों के साथ असंतत होते हैं, और वैकल्पिक स्प्लिसिंग के दायरे को ट्रांसक्रिप्टोम-व्यापी अध्ययनों द्वारा मापा गया है जो इसकी व्यापकता और प्रजातियों में इसके विकासवादी विचलन दोनों को दर्शाते हैं।

History

1977 में दो समूहों ने स्वतंत्र रूप से दिखाया कि एडेनोवायरस mRNA जीनोम पर अलग किए गए खंडों से स्प्लिस किए गए थे, जिससे पता चला कि जीन इंट्रॉन द्वारा बाधित हो सकते हैं; इसने सहरेखीयता की धारणा को उलट दिया और विभाजित जीन की अवधारणा को जन्म दिया। बाद के काम ने स्प्लिसिंग को एक विनियमित प्रक्रिया और वैकल्पिक स्प्लिसिंग को प्रोटिओम विविधता के एक व्यापक जनरेटर के रूप में स्थापित किया।

Key figures

• Phillip Sharp
• Richard Roberts
• Susan Berget
• Benjamin Blencowe

Seminal works

• berget-1977
• nilsen-graveley-2010
• barbosa-morais-2012

Frequently asked questions

क्या इंट्रॉन सिर्फ बेकार भराव हैं?

नहीं। इंट्रॉन को परिपक्व संदेश से हटा दिया जाता है, लेकिन वे स्प्लिसिंग संकेत ले जाते हैं, नियामक तत्वों और गैर-कोडिंग RNA को होस्ट कर सकते हैं, और उनकी उपस्थिति वैकल्पिक स्प्लिसिंग को सक्षम करती है, इसलिए वे जीन संरचना के कार्यात्मक रूप से महत्वपूर्ण भाग हैं।

एक जीन कई प्रोटीन कैसे बना सकता है?

वैकल्पिक स्प्लिसिंग के माध्यम से: विशेष एक्सॉन को शामिल करके या छोड़ कर, कोशिका एक ही जीन से विभिन्न परिपक्व mRNA को इकट्ठा करती है, जिनमें से प्रत्येक को एक अलग प्रोटीन आइसोफॉर्म में अनुवादित किया जा सकता है।