Splicing de RNA e Splicing Alternativo

Splicing é o processo que remove íntrons de um pré-mRNA e une os éxons restantes em uma sequência codificadora contínua. Quando o mesmo pré-mRNA pode ser processado de mais de uma maneira — splicing alternativo — um único gene pode dar origem a múltiplos mRNAs e proteínas distintas, expandindo vastamente a capacidade codificadora do genoma e fornecendo uma camada importante de regulação gênica.

Definition

Splicing de RNA é a remoção de íntrons e a ligação de éxons em um pré-mRNA para formar uma sequência codificadora madura; splicing alternativo é o uso regulado de diferentes sítios de splicing para que um gene produza múltiplas isoformas de mRNA e proteína.

Scope

Este tópico abrange a química e a maquinaria do splicing de pré-mRNA pelo spliceossomo, os padrões e a regulação do splicing alternativo, sua contribuição para a diversidade do proteoma e os íntrons de auto-splicing como precedentes catalíticos. Ele trata o splicing como um tópico regulatório e estrutural dentro da biologia molecular e é de referência educacional, não uma orientação clínica.

Core questions

• Como o spliceossomo reconhece os limites éxon-íntron e catalisa a remoção do íntron?
• Como o splicing alternativo permite que um gene codifique muitas proteínas?
• Quais sinais e proteínas reguladoras controlam quais sítios de splicing são usados?
• Como os erros de splicing e a desregulação contribuem para a doença?

Key concepts

• Íntrons e éxons
• Spliceossomo (ribonucleoproteínas nucleares pequenas)
• Sítios de splicing 5' e 3' e ponto de ramificação
• Salto de éxons e escolha alternativa de sítio de splicing
• Proteínas reguladoras de splicing (por exemplo, famílias SR e hnRNP)
• Diversidade de isoformas e expansão do proteoma
• Íntrons de auto-splicing

Key theories

RNA catalítico no splicing

A descoberta de que um íntron do grupo I pode se excisar sem proteína estabeleceu que o RNA pode catalisar a química de transferência de fosforil do splicing, antecipando o núcleo catalítico centrado em RNA do spliceossomo.

Mechanisms

A maioria do splicing de pré-mRNA é realizada pelo spliceossomo, um grande complexo dinâmico de ribonucleoproteínas nucleares pequenas e proteínas que se monta em cada íntron, reconhece o sítio de splicing 5', o ponto de ramificação e o sítio de splicing 3', e catalisa duas reações de transesterificação que excisam o íntron como um laço e unem os éxons flanqueadores. Quais sítios são escolhidos não é fixo: proteínas reguladoras que se ligam a sequências intensificadoras e silenciadoras direcionam a maquinaria para incluir ou pular éxons específicos, produzindo isoformas alternativas de maneira específica para o tipo celular e o estágio de desenvolvimento. Nos genomas de vertebrados, o splicing alternativo é generalizado e uma importante fonte de diversidade do transcriptoma e do proteoma. A química do splicing tem um precedente de RNA catalítico em íntrons de auto-splicing, que se removem sem o spliceossomo.

Clinical relevance

Mutações que interrompem os sítios de splicing ou os reguladores de splicing causam ou modificam muitas doenças genéticas e cânceres, e as moléculas moduladoras de splicing tornaram-se uma estratégia terapêutica. Esta entrada apresenta essa biologia como pano de fundo educacional e não é uma base para diagnóstico ou tratamento individual.

History

A descoberta no final da década de 1970 de que os genes são divididos em éxons e íntrons implicou um mecanismo para remover os íntrons, e o spliceossomo foi subsequentemente caracterizado como a máquina responsável. O reconhecimento de que o splicing pode ocorrer em padrões alternativos o transformou de um mero passo de maturação em um mecanismo regulatório central, e estudos em todo o genoma mostraram mais tarde o quão extensivamente os transcriptomas de vertebrados o exploram. A descoberta anterior de íntrons de auto-splicing mostrou que a química subjacente pode ser catalisada por RNA.

Key figures

• Phillip Sharp
• Richard Roberts
• Thomas Cech
• Adrian Krainer
• Benjamin Blencowe

Seminal works

• kruger-1982
• nilsen-2010
• barbosa-morais-2012

Frequently asked questions

Qual a diferença entre splicing e splicing alternativo?

Splicing remove íntrons e une éxons para formar um mRNA maduro; splicing alternativo é quando o mesmo pré-mRNA é processado de mais de uma maneira, então um gene pode produzir várias isoformas diferentes de mRNA e proteína.

Qual máquina realiza a maior parte do splicing de pré-mRNA?

O spliceossomo, um grande complexo de ribonucleoproteínas nucleares pequenas e proteínas associadas que reconhece os sítios de splicing e catalisa a remoção do íntron.