Ein intron ist jede nucleotide Folge innerhalb eines Gens, das durch das RNS-Verstärken entfernt wird, während das reife End-RNS-Produkt eines Gens erzeugt wird. Der Begriff intron bezieht sich sowohl auf die DNA-Folge innerhalb eines Gens als auch auf die entsprechende Folge in RNS-Abschriften. Folgen, die in der reifen End-RNS nach dem RNS-Verstärken zusammengetroffen werden, sind exons. Introns werden in den Genen von den meisten Organismen und vielen Viren gefunden, und können in einer breiten Reihe von Genen, einschließlich derjenigen gelegen werden, die Proteine, ribosomal RNS (rRNA) und Übertragungs-RNS (tRNA) erzeugen. Wenn Proteine davon erzeugt werden, Gene zu intron-enthalten, findet das RNS-Verstärken als ein Teil des RNS-Verarbeitungspfads statt, der Abschrift folgt und Übersetzung vorangeht.

Das Wort intron wird aus dem Begriff intragenic aus Gebiet, d. h. einem Gebiet innerhalb eines Gens abgeleitet. Obwohl introns manchmal vorläufige Folgen genannt werden, kann sich der Begriff "vorläufige Folge" auf einige von mehreren Familien von inneren Nukleinsäure-Folgen beziehen, die im Endgenprodukt, einschließlich inteins, unübersetzte Folgen (UTR) und nucleotides nicht da sind, der durch das RNS-Redigieren zusätzlich zu introns entfernt ist.

Einfache Illustration eines intron und des RNS-Verstärkens

Introns und der Prozess des RNS-Verstärkens können mit einem Textbeispiel illustriert werden. Denken Sie den folgenden Kostenvoranschlag von Groucho Marx:

"Außerhalb eines Hunds ist ein Buch der beste Freund des Mannes. Innerhalb eines Hunds ist es zu dunkel, um zu lesen."

Um diesen Text mehr einer Nukleinsäure-Folge ähnlich sein zu lassen, werden wir einfach die ganze Zeichensetzung löschen und die ganze Textgroßschrift machen. Das wird unsere "Nachricht" sein.

OUTSIDEOFADOGABOOKISMANSBESTFRIENDINSIDEOFADOGITSTOODARKTOREAD

Wenn es einen einzelnen intron innerhalb dieser Folge gäbe, würde es etwas wie das schauen:

OUTSIDEOFADOGABOOKISMANSBEGUITUITGLSAJSAKHDLAYSIOEYASHDKLSALKDN KLASNDKLASKGDASJKBDNKNSKDKLSANDKNSKANDKNSAKNDKSAKLDHSDJGJASBDKN SANDLNSMALVJOPDHVANVLNVKLSAKNFADNGKLHKNIUHSAFLSAFLFASFOLSANFLNK FNKDSNGOIFSGHSKDHGKDHSFIABHFIHEHRFKHLKDHSUNSIUANIDAUBIOAYICMUSF AVMASSTFRIENDINSIDEOFADOGITSTOODARKTOREAD

1. Identifizieren Sie exon und intron Folgen

Um den intron zu entfernen, müssen die Folgen entsprechend dem intron und exons genau identifiziert werden. Hier werden die exon Folgen zum kühnen geändert. Bemerken Sie, dass misidentifying die Grenzen zwischen dem exons und intron durch sogar einen einzelnen Brief auf eine sinnlose Nachricht hinauslaufen wird.

OUTSIDEOFADOGABOOKISMANSBEGUITUITGLSAJSAKHDLAYSIOEYASHDKLSALKDN KLASNDKLASKGDASJKBDNKNSKDKLSANDKNSKANDKNSAKNDKSAKLDHSDJGJASBDKN SANDLNSMALVJOPDHVANVLNVKLSAKNFADNGKLHKNIUHSAFLSAFLFASFOLSANFLNK FNKDSNGOIFSGHSKDHGKDHSFIABHFIHEHRFKHLKDHSUNSIUANIDAUBIOAYICMUSF AVMASSTFRIENDINSIDEOFADOGITSTOODARKTOREAD

2. Spaltung an intron-exon Verbindungspunkten

Dann muss die Folge genau an den Grenzen zwischen dem exons und dem intron geschnitten werden

OUTSIDEOFADOGABOOKISMANSBE

GUITUITGLSAJSAKHDLAYSIOEYASHDKLSALKDN

KLASNDKLASKGDASJKBDNKNSKDKLSANDKNSKANDKNSAKNDKSAKLDHSDJGJASBDKN SANDLNSMALVJOPDHVANVLNVKLSAKNFADNGKLHKNIUHSAFLSAFLFASFOLSANFLNK FNKDSNGOIFSGHSKDHGKDHSFIABHFIHEHRFKHLKDHSUNSIUANIDAUBIOAYICMUSF

AVMAS

STFRIENDINSIDEOFADOGITSTOODARKTOREAD

3. Verbinden Sie den exons zusammen

Letzt muss der exons zusammengetroffen werden, um die Endnachricht zu erzeugen. (Der herausgeschnittene intron wird gewöhnlich zu seinen Teilbriefen gebrochen, die dann wiederverwandt werden.)

OUTSIDEOFADOGABOOKISMANSBESTFRIENDINSIDEOFADOGITSTOODARKTOREAD

Einführung

Introns wurden zuerst in Protein codierenden Genen von adenovirus entdeckt, und wurden nachher in Genen identifiziert, die Übertragungs-RNS und ribosomal RNS-Gene verschlüsseln. Wie man jetzt bekannt, kommen Introns innerhalb eines großen Angebotes an Genen überall in Organismen und Viren innerhalb von allen biologischen Königreichen vor.

Die Tatsache, dass Gene gespalten oder durch introns unterbrochen wurden, wurde unabhängig 1977 von Phillip Allen Sharp und Richard J. Roberts entdeckt, für den sie den Nobelpreis in der Physiologie oder Medizin 1993 geteilt haben. Der Begriff intron wurde vom amerikanischen Biochemiker Walter Gilbert eingeführt:

Wie man

beobachtet, ändert sich die Frequenz von introns innerhalb von verschiedenen Genomen weit über das Spektrum von biologischen Organismen. Zum Beispiel sind introns innerhalb des Kerngenoms von höheren Wirbeltieren äußerst üblich (z.B Menschen und Mäuse), wo Protein codierende Gene fast immer vielfachen introns enthalten, während introns innerhalb der Kerngene von einigen eukaryotic Kleinstlebewesen, zum Beispiel Bäcker/Bierhefe (Saccharomyces cerevisiae) selten sind. Im Gegensatz sind die mitochondrial Genome von Wirbeltieren an introns völlig leer, während diejenigen von eukaryotic Kleinstlebewesen viele introns enthalten können. Introns sind in bakteriellen und archaeal Genen weithin bekannt, aber kommen seltener vor als in den meisten eukaryotic Genomen.

Klassifikation

Das Verstärken von ganzem, RNS-Moleküle intron-enthaltend, ist wie beschrieben, oben oberflächlich ähnlich. Jedoch wurden verschiedene Typen von introns durch die Überprüfung der intron Struktur durch die DNA-Folge-Analyse zusammen mit der genetischen und biochemischen Analyse von RNS-Verstärken-Reaktionen identifiziert.

Mindestens vier verschiedene Klassen von introns sind identifiziert worden.

• Introns in Protein codierenden Kerngenen, die durch spliceosomes entfernt werden
• Introns im Kern- und archaeal übertragen RNS-Gene, die durch Proteine (tRNA das Verstärken von Enzymen) entfernt werden
• Das Selbstverstärken der Gruppe I introns, die durch die RNS-Katalyse entfernt werden.
• Das Selbstverstärken der Gruppe II introns, die durch die RNS-Katalyse entfernt werden

Gruppe III introns werden vorgeschlagen, um eine fünfte Familie zu sein, aber wenig ist über den biochemischen Apparat bekannt, der ihr Verstärken vermittelt. Sie scheinen verbunden zu sein, um II introns, und vielleicht zu spliceosomal introns zu gruppieren.

Kernpre-mRNA introns (spliceosomal introns) werden durch spezifische intron Folgen charakterisiert, die an den Grenzen zwischen introns und exons gelegen sind. Diese Folgen werden durch spliceosomal RNS-Moleküle anerkannt, wenn die Verstärken-Reaktionen begonnen werden. Außerdem enthalten sie einen Zweigpunkt, eine besondere nucleotide Folge in der Nähe vom 3' Ende des intron, der covalently wird, der mit dem 5' Ende des intron während des Verstärken-Prozesses verbunden ist, einen verzweigten (Lasso) intron erzeugend. Abgesondert von diesen drei kurzen erhaltenen Elementen sind Kernpre-mRNA intron Folgen hoch variabel. Kernpre-mRNA introns sind häufig viel länger als ihre Umgebung exons.

Gruppe I und Gruppe II introns werden in Genen gefunden, die Proteine (Bote-RNS), Übertragungs-RNS und ribosomal RNS in einer sehr breiten Reihe von lebenden Organismen verschlüsseln. die Folgende Abschrift in die RNS, Gruppe I und Gruppe II introns machen auch umfassende innere Wechselwirkungen, die ihnen erlauben, sich in eine spezifische, komplizierte dreidimensionale Architektur zu falten. Diese komplizierten Architekturen erlauben eine Gruppe I und Gruppe II introns, um, d. h. selbstzuspleißen, RNS-Molekül intron-enthaltend, können seine eigene covalent Struktur umordnen, um den intron genau zu entfernen und den exons zusammen in der richtigen Ordnung zu verbinden. In einigen Fällen werden besondere intron-verbindliche Proteine am Verstärken beteiligt, auf solche Art und Weise handelnd, dass sie dem intron bei der Falte in die dreidimensionale Struktur helfen, die notwendig ist, um Tätigkeit selbstzuspleißen. Gruppe I und Gruppe II introns sind durch verschiedene Sätze von inneren erhaltenen Folgen und gefalteten Strukturen, und durch die Tatsache bemerkenswert, dass das Verstärken von RNS-Molekülen, die Gruppe II introns enthalten, verzweigten introns (wie diejenigen von spliceosomal RNAs) erzeugt, während Gruppe ich introns einen nichtverschlüsselten guanosine nucleotide (normalerweise GTP) verwenden, um das Verstärken zu beginnen, es zum 5 '-Ende des herausgeschnittenen intron hinzufügend.

Übertragungs-RNS introns, die von Proteinen für die Eliminierung abhängen, kommt an einer spezifischen Position innerhalb der anticodon Schleife von ungesplissenen tRNA Vorgängern vor, und wird durch einen tRNA entfernt, der endonuclease spleißt. Die exons werden dann zusammen durch ein zweites Protein, der tRNA verbunden, der ligase spleißt. Bemerken Sie, dass das Selbstverstärken introns auch manchmal innerhalb von tRNA Genen gefunden wird.

Biologische Funktionen und Evolution

Als eine erste Annäherung ist es möglich, introns als unwichtige Folgen anzusehen, deren nur fungieren, soll von einer ungesplissenen Vorgänger-RNS entfernt werden, um den funktionellen mRNA, rRNA oder das tRNA Produkt zu erzeugen. Jedoch ist es jetzt fest, dass einige introns selbst spezifische Proteine verschlüsseln oder weiter nach dem Verstärken bearbeitet werden können, um Nichtcodier-RNS-Moleküle zu erzeugen. Das alternative Verstärken wird weit verwendet, um vielfache Proteine von einem einzelnen Gen zu erzeugen. Außerdem vertreten einige introns bewegliche genetische Elemente und können als Beispiele der egoistischen DNA betrachtet werden.

Die biologischen Ursprünge von introns sind dunkel. Nach der anfänglichen Entdeckung von introns in Protein codierenden Genen des eukaryotic Kerns gab es bedeutende Debatte betreffs, ob introns in modern-tägigen Organismen von einem allgemeinen alten Vorfahren geerbt wurden (hat die introns-frühe Hypothese genannt), oder ob sie in Genen eher kürzlich im Entwicklungsprozess erschienen sind (hat die introns-späte Hypothese genannt). Eine andere Theorie besteht darin, dass der spliceosome und die intron-exon Struktur von Genen eine Reliquie der RNS-Welt (die introns-erste Hypothese) sind. Es gibt noch beträchtliche Debatte über das Ausmaß, in welchen dieser Hypothesen am richtigsten ist. Die populäre Einigkeit besteht im Moment darin, dass introns innerhalb der eukaryote Abstammung als egoistische Elemente entstanden ist.

Frühe Studien von genomic DNA-Folgen von einer breiten Reihe von Organismen zeigen, dass sich die intron-exon Struktur von homologen Genen in verschiedenen Organismen weit ändern kann. Neuere Studien von kompletten eukaryotic Genomen haben jetzt gezeigt, dass sich die Längen und Dichte (introns/gene) introns beträchtlich zwischen zusammenhängenden Arten ändern. Zum Beispiel, während das menschliche Erbgut einen Durchschnitt von 8.4 introns/gene enthält (139,418 im Genom), enthält der einzellige Fungus Encephalitozoon cuniculi nur 0.0075 introns/gene (15 introns im Genom). Seitdem eukaryotes aus einem gemeinsamen Ahnen entstanden ist (Allgemeiner Abstieg), muss es umfassenden Gewinn und/oder Verlust von introns während der Entwicklungszeit gegeben haben. Wie man denkt, ist dieser Prozess der Auswahl, mit einer Tendenz zum Intron-Gewinn in größeren Arten wegen ihrer kleineren Bevölkerungsgrößen und des gegenteiligen in kleineren (besonders einzelligen) Arten unterworfen. Biologische Faktoren beeinflussen auch, welche Gene in einem Genom verlieren oder introns ansammeln.

Das alternative Verstärken von introns innerhalb eines Gens handelt, um größere Veränderlichkeit von aus einem einzelnen Gen übersetzten Protein-Folgen einzuführen, vielfachen zusammenhängenden Proteinen erlaubend, von einem einzelnen Gen und einem einzelnen Vorgänger mRNA Abschrift erzeugt zu werden. Die Kontrolle des alternativen RNS-Verstärkens wird durch das komplizierte Netz von Signalmolekülen durchgeführt, die auf eine breite Reihe von intrazellulären und Extracellular-Signalen antworten.

Introns enthalten mehrere kurze Folgen, die für das effiziente Verstärken, wie Annehmer und Spender-Seiten an jedem Ende des intron sowie eine Zweigpunkt-Seite wichtig sind, die für das richtige Verstärken durch den spliceosome erforderlich sind. Wie man bekannt, erhöhen einige introns den Ausdruck des Gens, dass sie in durch einen als intron-vermittelte Erhöhung (IME) bekannten Prozess enthalten werden.

Siehe auch

Struktur:

• Exon
• mRNA
• Chromosom-Feinstruktur von Eukaryotic

Das Verstärken:

• Alternative, die spleißt
• Geringer spliceosome

Funktion

• MicroRNA

Andere:

• Intein
• Unterbrochenes Gen
• Das Nichtcodieren der DNA
• Das Nichtcodieren der RNS
• Egoistische DNA
• Twintron

Links

• Ein Suchmotor für exon/intron Folgen, die durch NCBI definiert sind
• Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts und Peter Walter Molecular Biology der Zelle, 2007, internationale Standardbuchnummer 978-0-8153-4105-5. Die vierte Ausgabe ist online durch das NCBI Bücherregal verfügbar: Verbindung
• Jeremy M Berg, John L Tymoczko und Lubert Stryer, Biochemie 5. Ausgabe, 2002, W H Freeman. Verfügbar online durch das NCBI Bücherregal: Verbindung
• Entdeckungswerkzeug von Intron für das Werk genomic Folgen
• Exon-intron grafischer Schöpfer