Περιεχόμενο
Τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν διαφορετικές περιοχές ή τμήματα εντός του DNA και του RNA. Για παράδειγμα, το ανθρώπινο γονιδίωμα έχει ομάδες που ονομάζονται ιντρόνια και εξόνια σε αλληλουχίες κωδικοποίησης DNA και RNA.
Ιντρόνια είναι τμήματα που δεν κωδικοποιούν συγκεκριμένες πρωτεΐνες, ενώ εξόνια κώδικα για τις πρωτεΐνες. Μερικοί άνθρωποι αναφέρονται στα ιντρόνια ως "σκουπίδια DNA", αλλά το όνομα δεν ισχύει πλέον στη μοριακή βιολογία, επειδή αυτά τα ιντρόνια μπορούν και συχνά εξυπηρετούν ένα σκοπό.
Τι είναι ιντρόνες και εξόνια;
Μπορείτε να διαιρέσετε τις διαφορετικές περιοχές του ευκαρυωτικού DNA και RNA σε δύο κύριες κατηγορίες: ιντρόνια και εξόνια.
Εξόντες είναι οι περιοχές κωδικοποίησης αλληλουχιών ϋΝΑ που αντιστοιχούν σε πρωτεΐνες. Αφ 'ετέρου, ιντρόνια είναι το ϋΝΑ / RNA που βρίσκεται στα διαστήματα μεταξύ εξονίων. Είναι μη κωδικοποιητικά, που σημαίνει ότι δεν οδηγούν σε πρωτεϊνική σύνθεση, αλλά είναι σημαντικά για την έκφραση γονιδίων.
ο γενετικός κώδικας αποτελείται από τις αλληλουχίες νουκλεοτιδίων που φέρουν τη γενετική πληροφορία για έναν οργανισμό. Σε αυτόν τον τριπλό κώδικα, ονομάζεται a κωδικόνιο, τρία νουκλεοτίδια ή βάσεις κωδικοποιούν ένα αμινοξύ. Τα κύτταρα μπορούν να κατασκευάσουν πρωτεΐνες από τα αμινοξέα. Αν και υπάρχουν μόνο τέσσερις τύποι βάσεων, τα κύτταρα μπορούν να κατασκευάσουν 20 διαφορετικά αμινοξέα από τα γονίδια που κωδικοποιούν πρωτεΐνες.
Όταν εξετάζετε τον γενετικό κώδικα, τα εξόνια σχηματίζουν τις περιοχές κωδικοποίησης και υπάρχουν ιντρόνια μεταξύ των εξονίων. Τα ιντρόνια "συναρμολογούνται" ή "κόβονται" έξω από την αλληλουχία mRNA και συνεπώς δεν μεταφράζονται σε αμινοξέα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας μετάφρασης.
Γιατί είναι σημαντικά τα ιντρόνια;
Τα ιντρόνια δημιουργούν επιπλέον εργασία για το κύτταρο επειδή αναπαράγονται με κάθε διαίρεση και τα κύτταρα πρέπει να αφαιρέσουν τα ιντρόνια για να κάνουν το τελικό προϊόν RNA messenger RNA (mRNA). Οι οργανισμοί πρέπει να αφιερώσουν ενέργεια για να τους απαλλαγούν.
Γιατί είναι εκεί;
Τα ιντρόνια είναι σημαντικά για γονιδιακή έκφραση και ρύθμιση. Το κύτταρο μεταγράφει ιντρόνια για να βοηθήσει στη δημιουργία προ-mRNA. Τα ιντρόνια μπορούν επίσης να βοηθήσουν στον έλεγχο της μετάφρασης ορισμένων γονιδίων.
Στα ανθρώπινα γονίδια, περίπου το 97 τοις εκατό των αλληλουχιών είναι μη κωδικοποιητικά (το ακριβές ποσοστό ποικίλει ανάλογα με την αναφορά που χρησιμοποιείτε) και τα ιντρόνια διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στην έκφραση γονιδίων. Ο αριθμός των ιντρονίων στο σώμα σας είναι μεγαλύτερος από τους εξονίων.
Όταν οι ερευνητές απομακρύνουν τεχνητά ιντρονικές αλληλουχίες, η έκφραση ενός μόνο γονιδίου ή πολλά γονίδια μπορεί να μειωθεί. Τα ιντρόνια μπορούν να έχουν ρυθμιστικές αλληλουχίες που ελέγχουν την έκφραση γονιδίων.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα ιντρόνια μπορούν να δημιουργήσουν μικρά μόρια RNA από τα τεμάχια που έχουν αποκοπεί. Επίσης, ανάλογα με το γονίδιο, διαφορετικές περιοχές του DNA / RNA μπορούν να αλλάξουν από εσώνια σε εξόνια. Αυτό ονομάζεται εναλλακτική σύνδεση και επιτρέπει την ίδια αλληλουχία του DNA να κωδικοποιεί πολλαπλές διαφορετικές πρωτεΐνες.
Σχετικό άρθρο: Νουκλεϊκά οξέα: δομή, λειτουργία, τύποι και παραδείγματα
Μπορούν να σχηματιστούν ιντρόνια μικρο RNA (miRNA), η οποία βοηθά στην ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης. Τα μικρά RNAs είναι μονές αλυσίδες μορίων RNA τα οποία συνήθως έχουν περίπου 22 νουκλεοτίδια. Συμμετέχουν σε γονιδιακή έκφραση μετά από μεταγραφή και σίγαση RNA που αναστέλλει την γονιδιακή έκφραση, έτσι ώστε τα κύτταρα να σταματήσουν να παράγουν συγκεκριμένες πρωτεΐνες. Ένας τρόπος να σκεφτούμε τα miRNAs είναι να φανταστούμε ότι παρέχουν ελάσσονα παρεμβολές που διακόπτουν το mRNA.
Πώς επεξεργάζονται ιντρόνια;
Κατά τη διάρκεια της μεταγραφής, το κύτταρο αντιγράφει το γονίδιο προ-mRNA και περιλαμβάνει τόσο ιντρόνια όσο και εξόνια. Το κύτταρο πρέπει να απομακρύνει τις μη κωδικεύουσες περιοχές από mRNA πριν από τη μετάφραση. Το μάτισμα του RNA επιτρέπει στο κύτταρο να απομακρύνει αλληλουχίες ιντρονίου και να ενωθεί με τα εξόνια για να κάνει κωδικεύουσες νουκλεοτιδικές αλληλουχίες. Αυτή η δράση συγκόλλησης δημιουργεί ώριμο mRNA από την απώλεια ιντρονίου που μπορεί να συνεχιστεί μετά την μετάφραση.
Spliceosomes, τα οποία είναι σύμπλοκα ενζύμων με συνδυασμό RNAs και πρωτεΐνης, πραγματοποιούν RNA ματίσματος στα κύτταρα για να γίνει mRNA που έχει μόνο κωδικοποιητικές αλληλουχίες. Αν δεν αφαιρέσουν τα εσώνια, τότε το κύτταρο μπορεί να κάνει λάθος πρωτεΐνες ή τίποτα καθόλου.
Τα ιντρόνια έχουν μια αλληλουχία δείκτη ή μια θέση ματίσματος που μπορεί να αναγνωρίσει ένα σπλαγλώδες τμήμα, οπότε ξέρει πού να κόψει σε κάθε συγκεκριμένο εσώνιο. Στη συνέχεια, το συγκολλητικό μόριο μπορεί να κολλήσει ή να συνδέσει τα κομμάτια του εξονίου μαζί.
Εναλλακτικός ματισμός, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, επιτρέπει στα κύτταρα να σχηματίζουν δύο ή περισσότερες μορφές mRNA από το ίδιο γονίδιο, ανάλογα με το πώς είναι συναρμολογημένο. Τα κύτταρα στον άνθρωπο και σε άλλους οργανισμούς μπορούν να δημιουργήσουν διαφορετικές πρωτεΐνες από το μάτισμα του mRNA. Στη διάρκεια εναλλακτική σύνδεση, ένα προ-mRNA συνδυάζεται με δύο ή περισσότερους τρόπους. Το μάτισμα δημιουργεί διαφορετικά ώριμα mRNAs που κωδικοποιούν διαφορετικές πρωτεΐνες.