Intron

Introner  är regioner av DNA vars kopior tas bort från det primära transkriptet och saknas i moget RNA.

Efter transkription skärs nukleotidsekvenserna som motsvarar intronerna ut från det omogna mRNA :t (pre-mRNA) i en splitsningsprocess . Introner är karakteristiska för eukaryota gener . Introner finns också i gener som kodar för ribosomalt RNA ( rRNA ), transfer-RNA ( tRNA ) och vissa prokaryota proteiner , dessa introner skärs ut på RNA-nivå genom autosplicing . Antalet och längden på introner är mycket olika i olika arter och bland olika gener från samma organism. Till exempel innehåller genomet av jästen Saccharomyces cerevisiae totalt 293 introner, medan det mänskliga genomet innehåller över 300 000 introner [1] . Vanligtvis är introner längre än exoner [2] .

Termen "intron" ( från engelska , INTRAgenic region) tillsammans med termen "exon" ( från engelska , EXpressed region) introducerades 1978 av Walter Gilbert [3] .

Klassificering av introner

Det finns fyra grupper av introner:

• Nukleära introner, eller spliceosomala introner, är karakteristiska för eukaryoter , med undantag för nukleomorfer [4] . Spliceosomala introner skarvas av spliceosomen och litet nukleärt RNA ( snRNA ). I RNA-sekvensen som innehåller nukleära introner finns speciella signalsekvenser som känns igen av spliceosomen.
• Grupp I-introner är vitt spridda icke-kodande RNA :n som finns i de nukleära , kloroplast- och mitokondriella genomen av eukaryoter, i genomen av arkebakterier , eubakterier och i vissa virala genom. Dessa introner avbryter tRNA- gener, rRNA-gener och proteinkodande gener, och deras splitsning från transkriberat RNA katalyseras av själva intronen, som viker sig till en väldefinierad tredimensionell struktur [5] .
• Grupp II introner
• Grupp III introner

Ibland kallas grupp III-introner också som grupp II eftersom de är lika i struktur och funktion.

Grupp I-, II- och III-introner kan autosplitsas och är mindre vanliga än splitsosomala introner. Grupp II och III introner liknar varandra och har en konservativ sekundär struktur. De har egenskaper som liknar spliceosomen och är förmodligen dess evolutionära prekursorer. Grupp I-introner, som finns i bakterier , djur och protozoer  , är den enda klassen av introner som kräver närvaron av en obunden guanylnukleotid . Deras sekundära struktur skiljer sig från den för grupp II- och III-introner.

Biologiska funktioner

Introner kodar inte för proteiner, men de är en väsentlig del av regleringen av genuttryck. I synnerhet tillhandahåller de alternativ splitsning , som används i stor utsträckning för att erhålla flera proteinvarianter från en enda gen. Dessutom spelar vissa introner en viktig roll i ett brett spektrum av genuttrycksregleringsfunktioner, såsom nonsens-medierat mRNA-sönderfall och export. Vissa introner kodar själva för funktionella RNA genom efterbearbetning efter splitsning för att bilda icke-kodande RNA-molekyler [6] .

Evolution

Det finns två alternativa teorier som förklarar ursprunget och utvecklingen av spliceosomintroner: teorierna för så kallade tidiga introner (RI) och sena introner (LI). RI-teorin säger att många introner fanns i de gemensamma förfäderna till eu- och prokaryoter och följaktligen är introner mycket gamla strukturer. Enligt denna modell förlorades introner från det prokaryota genomet. Hon föreslår också att tidiga introner underlättade rekombinationen av exoner som representerade proteindomäner . PI hävdar att introner dök upp i gener relativt nyligen, och införandet av introner i genomet skedde efter uppdelningen av organismer i pro- och eukaryoter. Denna modell är baserad på observationen att endast eukaryoter har spliceosomala introner.

Identifiering

Nästan alla eukaryota kärnintroner börjar med GU och slutar med AG (AG-GU-regeln).

Anteckningar

1. ↑ Brown T.A. Genom/Trans. från engelska. = Genom. - M.-Izhevsk: Institutet för datorforskning, 2011. - 944 sid. - ISBN 978-5-4344-0002-2 .
2. ↑ Nukleinsyror: från A till Ö / B. Appel [et al.]. - M. : Binom: Kunskapslaboratoriet, 2013. - 413 sid. - 700 exemplar.  - ISBN 978-5-9963-0376-2 .
3. ↑ Gilbert W. Varför gener i bitar?  (engelska)  // Nature. - 1978. - Vol. 271 , nr. 5645 . - S. 501-501 . - doi : 10.1038/271501a0 .
4. ↑ Advokat I. V., Roitberg M. A. Spliceosomala introner: egenskaper, funktioner och evolution  // Biokemi. - 2020. - T. 85 , nr 7 . - S. 851-862 . - doi : 10.31857/S0320972520070015 . (ryska)
5. ↑ Zhou Y. et al. GISSD: grupp I intronsekvens- och strukturdatabas  (engelska)  // Nukleinsyraforskning. - 2008. - Vol. 36 , nr. suppl_1 . - P.D31-D3 . - doi : 10.1093/nar/gkm766 .
6. ↑ David Rearick, Ashwin Prakash, Andrew McSweeny, Samuel S. Shepard, Larisa Fedorova. Kritisk association av ncRNA med introner  // Nukleinsyraforskning. — 2011-3. - T. 39 , nej. 6 . — S. 2357–2366 . — ISSN 0305-1048 . - doi : 10.1093/nar/gkq1080 . Arkiverad från originalet den 13 mars 2021.

Litteratur

• Gilbert W. Varför gener i bitar? // Natur. - 1978. - T. 271. - Nej. 5645. - S. 501-501.
• Roy SW, Gilbert W. Utvecklingen av spliceosomala introner: mönster, pussel och framsteg //Nature Reviews Genetics. - 2006. - T. 7. - Nej. 3. - S. 211-221.
• Gogarten JP, Hilario E. Inteins, introns, and homing endonucleases: nyligen avslöjanden om livscykeln för parasitära genetiska element // BMC evolutionär biologi. - 2006. - T. 6. - Nej. 1. - S. 1-5.
• Yandell M. et al. Storskaliga trender i utvecklingen av genstrukturer inom 11 djurgenom //PLoS Comput Biol. - 2006. - Vol. 2. - Nej. 3. - P. e15.

Se även

• Exoner
• Skarvning