RNA Eklenmesi (Splicing) ve Alternatif Eklenme
Eklenme (splicing), bir ön-mRNA'dan intronları çıkaran ve kalan eksonları kesintisiz bir kodlama dizisine birleştiren bir süreçtir. Aynı ön-mRNA'nın birden fazla şekilde eklenmesi (alternatif eklenme) durumunda, tek bir gen birden fazla farklı mRNA ve protein üretebilmekte, bu da genomun kodlama kapasitesini büyük ölçüde genişletmekte ve gen regülasyonunun önemli bir katmanını sağlamaktadır.
Tanım
RNA eklenmesi, olgun bir kodlama dizisi oluşturmak üzere bir ön-mRNA'daki intronların çıkarılması ve eksonların ligasyonudur (birleştirilmesidir); alternatif eklenme ise, tek bir genin birden fazla mRNA ve protein izoformu üretmesini sağlayacak şekilde farklı eklenme bölgelerinin düzenlenmiş kullanımıdır.
Kapsam
Bu konu, spliceozom tarafından gerçekleştirilen ön-mRNA eklenmesinin kimyasını ve mekanizmasını, alternatif eklenme paternlerini ve regülasyonunu, proteom çeşitliliğine katkısını ve katalitik öncüller olarak kendi kendine eklenen intronları kapsamaktadır. Eklenmeyi moleküler biyoloji içinde düzenleyici ve yapısal bir konu olarak ele almakta olup, klinik bir rehberlik değil, referans-eğitim amaçlıdır.
Temel sorular
- Spliceozom ekson-intron sınırlarını nasıl tanır ve intron çıkarılmasını nasıl katalizler?
- Alternatif eklenme, tek bir genin birçok proteini kodlamasına nasıl olanak tanır?
- Hangi eklenme bölgelerinin kullanıldığını hangi sinyaller ve düzenleyici proteinler kontrol eder?
- Eklenme hataları ve düzensizliği hastalığa nasıl katkıda bulunur?
Anahtar kavramlar
- İntronlar ve eksonlar
- Spliceozom (küçük nükleer ribonükleoproteinler)
- 5' ve 3' eklenme bölgeleri ve dallanma noktası
- Ekson atlaması ve alternatif eklenme bölgesi seçimi
- Eklenme düzenleyici proteinler (örn. SR ve hnRNP aileleri)
- İzoform çeşitliliği ve proteom genişlemesi
- Kendi kendine eklenen intronlar
Temel kuramlar
- Eklenmede Katalitik RNA
- Bir grup I intronunun protein olmadan kendi kendini çıkarabildiğinin keşfi, RNA'nın eklenmenin fosforil-transfer kimyasını katalizleyebileceğini ortaya koymuş, spliceozomun RNA merkezli katalitik çekirdeğini önceden haber vermiştir.
Mekanizmalar
Ön-mRNA eklenmesinin çoğu, her bir intron üzerinde birleşen, 5' eklenme bölgesi, dallanma noktası ve 3' eklenme bölgesini tanıyan ve intronu bir kement (lariat) olarak kesip yan eksonları birleştiren iki transesterifikasyon reaksiyonunu katalizleyen, küçük nükleer ribonükleoproteinler ve proteinlerden oluşan büyük, dinamik bir kompleks olan spliceozom tarafından gerçekleştirilmektedir. Hangi bölgelerin seçildiği sabit değildir: güçlendirici ve susturucu dizilere bağlanan düzenleyici proteinler, makineyi belirli eksonları dahil etmeye veya atlamaya yönlendirerek, hücre tipine ve gelişim evresine özgü alternatif izoformlar üretmektedir. Omurgalı genomlarında alternatif eklenme yaygın olup, transkriptom ve proteom çeşitliliğinin önemli bir kaynağıdır. Eklenme kimyası, spliceozom olmadan kendi kendini çıkaran kendi kendine eklenen intronlarda katalitik-RNA öncülüne sahiptir.
Klinik önem
Eklenme bölgelerini veya eklenme düzenleyicilerini bozan mutasyonlar birçok genetik hastalığa ve kansere neden olmakta veya bunları değiştirmektedir; eklenme modüle edici moleküller ise terapötik bir strateji haline gelmiştir. Bu madde, söz konusu biyolojiyi eğitimsel bir arka plan olarak sunmakta olup, bireysel tanı veya tedavi için bir temel değildir.
Tarihçe
1970'lerin sonlarında genlerin eksonlara ve intronlara ayrıldığı keşfi, intronları çıkarmak için bir mekanizma olduğunu ima etmiş ve spliceozom daha sonra sorumlu makine olarak karakterize edilmiştir. Eklenmenin alternatif paternlerde gerçekleşebileceğinin anlaşılması, onu sadece bir olgunlaşma adımından merkezi bir düzenleyici mekanizmaya dönüştürmüş ve genom çapındaki çalışmalar daha sonra omurgalı transkriptomlarının bunu ne kadar kapsamlı kullandığını göstermiştir. Kendi kendine eklenen intronların daha önceki bulgusu, temel kimyanın RNA-katalizli olabileceğini göstermiştir.
Öne çıkan isimler
- Phillip Sharp
- Richard Roberts
- Thomas Cech
- Adrian Krainer
- Benjamin Blencowe
İlgili konular
Temel eserler
- kruger-1982
- nilsen-2010
- barbosa-morais-2012
Sıkça sorulan sorular
- Eklenme ile alternatif eklenme arasındaki fark nedir?
- Eklenme, olgun bir mRNA oluşturmak için intronları çıkarır ve eksonları birleştirir; alternatif eklenme ise aynı ön-mRNA'nın birden fazla şekilde eklenmesidir, böylece tek bir gen birkaç farklı mRNA ve protein izoformu üretebilir.
- Ön-mRNA eklenmesinin çoğunu hangi makine gerçekleştirir?
- Spliceozom, eklenme bölgelerini tanıyan ve intron çıkarılmasını katalizleyen, küçük nükleer ribonükleoproteinler ve ilişkili proteinlerden oluşan büyük bir komplekstir.