SPLICING (GENETIKA): TERDIRI DARI APA, JENIS - BIOLOGI - 2025

The splicing atau proses splicing RNA, adalah fenomena yang terjadi pada organisme eukariotik setelah transkripsi DNA untuk RNA dan melibatkan penghapusan intron gen, mempertahankan ekson. Itu dianggap penting dalam ekspresi gen.

Ini terjadi melalui peristiwa eliminasi ikatan fosfodiester antara ekson dan intron dan selanjutnya penyatuan ikatan antara ekson. Penyambungan terjadi di semua jenis RNA, namun lebih relevan dalam molekul RNA kurir. Itu juga dapat terjadi pada DNA dan molekul protein.

Sumber: Oleh BCSteve, dari Wikimedia Commons

Mungkin ketika ekson dirakit, mereka mengalami pengaturan atau jenis perubahan apa pun. Peristiwa ini dikenal sebagai penyambungan alternatif dan memiliki konsekuensi biologis yang penting.

Terdiri dari apa?

Gen adalah urutan DNA dengan informasi yang diperlukan untuk mengekspresikan fenotipe. Konsep gen tidak terbatas pada sekuens DNA yang diekspresikan sebagai protein.

"Dogma" utama biologi melibatkan proses transkripsi DNA menjadi molekul perantara, messenger RNA. Ini pada gilirannya diterjemahkan menjadi protein dengan bantuan ribosom.

Namun, pada organisme eukariotik, urutan gen yang panjang ini diinterupsi oleh jenis urutan yang tidak diperlukan untuk gen tersebut: intron. Agar RNA pembawa pesan dapat diterjemahkan secara efisien, intron-intron ini harus dihilangkan.

Penyambungan RNA adalah mekanisme yang melibatkan berbagai reaksi kimia yang digunakan untuk menghilangkan unsur-unsur yang mengganggu urutan gen tertentu. Unsur-unsur yang kekal disebut ekson.

Dimana itu terjadi?

Spliceosome adalah kompleks protein besar yang mengkatalisis langkah penyambungan. Itu terdiri dari lima jenis RNA nuklir kecil yang disebut U1, U2, U4, U5 dan U6, serta serangkaian protein.

Diperkirakan bahwa penyambungan mengambil bagian dalam pelipatan pra-mRNA untuk menyelaraskannya dengan benar dengan dua wilayah tempat proses penyambungan akan terjadi.

Kompleks ini mampu mengenali urutan konsensus yang kebanyakan intron memiliki dekat ujung 5 'dan 3'. Perlu dicatat bahwa gen telah ditemukan di Metazoa yang tidak memiliki urutan ini dan menggunakan kelompok RNA nuklir kecil lain untuk pengenalannya.

Jenis

Dalam literatur, istilah splicing biasanya diterapkan pada proses yang melibatkan messenger RNA. Namun, ada proses penyambungan berbeda yang terjadi di biomolekul penting lainnya.

Protein juga dapat mengalami penyambungan, dalam hal ini merupakan urutan asam amino yang dikeluarkan dari molekul.

Fragmen yang dihilangkan disebut "intein". Proses ini terjadi secara alami pada organisme. Biologi molekuler telah berhasil menciptakan berbagai teknik menggunakan prinsip yang melibatkan manipulasi protein ini.

Demikian pula, penyambungan juga terjadi pada tingkat DNA. Jadi, dua molekul DNA yang sebelumnya terpisah mampu bergabung melalui ikatan kovalen.

Jenis penyambungan RNA

Di sisi lain, tergantung pada jenis RNA, terdapat strategi kimiawi yang berbeda di mana gen dapat menyingkirkan intron. Khususnya penyambungan pra-mRNA adalah proses yang rumit, karena melibatkan serangkaian langkah yang dikatalisasi oleh spliceosom. Secara kimiawi, proses tersebut terjadi melalui reaksi transesterifikasi.

Dalam ragi, misalnya, proses dimulai dengan pembelahan daerah 5 'di tempat pengenalan, "loop" intron-ekson dibentuk melalui ikatan fosfodiester 2'-5'. Proses berlanjut dengan terbentuknya celah di wilayah 3 'dan akhirnya terjadi penyatuan kedua ekson tersebut.

Beberapa intron yang mengganggu gen inti dan mitokondria dapat disambung tanpa memerlukan enzim atau energi, melainkan melalui reaksi transesterifikasi. Fenomena ini diamati pada organisme Tetrahymena thermophila.

Sebaliknya, sebagian besar gen nuklir termasuk dalam kelompok intron yang membutuhkan mesin untuk mengkatalisasi proses pemindahan.

Penyambungan alternatif

Pada manusia telah dilaporkan bahwa terdapat sekitar 90.000 protein yang berbeda dan sebelumnya diperkirakan ada sejumlah gen yang identik.

Dengan datangnya teknologi baru dan proyek genom manusia, dapat disimpulkan bahwa kita hanya memiliki sekitar 25.000 gen. Jadi bagaimana mungkin kita memiliki begitu banyak protein?

Ekson mungkin tidak dirakit dalam urutan yang sama dengan yang ditranskripsikan menjadi RNA, tetapi dapat diatur dengan membentuk kombinasi baru. Fenomena ini dikenal sebagai splicing alternatif. Karena alasan ini, satu gen yang ditranskripsi dapat menghasilkan lebih dari satu jenis protein.

Ketidaksesuaian antara jumlah protein dan jumlah gen ini dijelaskan pada tahun 1978 oleh peneliti Gilbert, meninggalkan konsep tradisional "bagi gen ada protein."

Sumber: Oleh National Human Genome Research Institute (http://www.genome.gov/Images/EdKit/bio2j_large.gif), melalui Wikimedia Commons

fitur

Bagi Kelemen et al. (2013) “salah satu fungsi event ini adalah untuk meningkatkan keragaman messenger RNA, selain mengatur hubungan antar protein, antara protein dan asam nukleat serta antara protein dan membran”.

Menurut penulis ini "penyambungan alternatif bertanggung jawab untuk mengatur lokasi protein, sifat enzimatiknya dan interaksinya dengan ligan". Ini juga telah dikaitkan dengan proses diferensiasi sel dan perkembangan organisme.

Dilihat dari sudut pandang evolusi, ini tampaknya menjadi mekanisme penting untuk perubahan, karena proporsi yang tinggi dari organisme eukariotik yang lebih tinggi telah ditemukan mengalami kejadian penyambungan alternatif yang tinggi. Selain memainkan peran penting dalam diferensiasi spesies dan evolusi genom.

Penyambungan alternatif dan kanker

Ada bukti bahwa setiap kesalahan dalam proses ini dapat menyebabkan fungsi sel yang tidak normal, menghasilkan konsekuensi yang serius bagi individu tersebut. Di antara patologi potensial ini, kanker menonjol.

Untuk alasan ini, penyambungan alternatif telah diusulkan sebagai penanda biologis baru untuk kondisi abnormal dalam sel ini. Demikian juga, jika memungkinkan untuk memahami sepenuhnya dasar dari mekanisme terjadinya penyakit, solusi untuk mereka dapat diusulkan.

Referensi

1. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biokimia. Saya terbalik.
2. De Conti, L., Baralle, M., & Buratti, E. (2013). Definisi ekson dan intron dalam penyambungan pra-mRNA. Ulasan Interdisipliner Wiley: RNA, 4 (1), 49-60.
3. Kelemen, O., Convertini, P., Zhang, Z., Wen, Y., Shen, M., Falaleeva, M., & Stamm, S. (2013). Fungsi penyambungan alternatif. Gene, 514 (1), 1–30.
4. Lamond, A. (1993). Spliceosome. Bioessays, 15 (9), 595-603.
5. Roy, B., Haupt, LM, & Griffiths, LR (2013). Review: Alternatif Splicing (AS) Gen Sebagai Pendekatan untuk Menghasilkan Kompleksitas Protein. Genomics Saat Ini, 14 (3), 182–194.
6. Vila - Perelló, M., & Muir, TW (2010). Aplikasi Biologis Penyambungan Protein. Sel, 143 (2), 191-200.
7. Liu, J., Zhang, J., Huang, B., & Wang, X. (2015). Mekanisme penyambungan alternatif dan aplikasinya dalam diagnosis dan pengobatan leukemia. Jurnal Kedokteran Laboratorium Cina, 38 (11), 730-732.