In der molekularen Biologie und Genetik ist das Verstärken eine Modifizierung einer RNS nach der Abschrift, in der introns entfernt werden und exons angeschlossen werden. Das ist für die typische eukaryotic Bote-RNS erforderlich, bevor sie verwendet werden kann, um ein richtiges Protein durch die Übersetzung zu erzeugen. Für viele eukaryotic introns wird das Verstärken in einer Reihe von Reaktionen getan, die durch den spliceosome, einen Komplex von kleinem Kernribonucleoproteins (snRNPs) katalysiert werden, aber dort auch introns selbstspleißen.

Das Verstärken von Pfaden

Mehrere Methoden des RNS-Verstärkens kommen in der Natur vor; der Typ des Verstärkens hängt von der Struktur des gesplissenen intron und der Katalysatoren ab, die erforderlich sind, um zu spleißen, um vorzukommen.

Spliceosomal introns

Spliceosomal introns wohnen häufig innerhalb der Folge von eukaryotic Protein codierenden Genen. Innerhalb des intron sind eine 3' Verbindungsseite, 5' Verbindungsseite und Zweigseite für das Verstärken erforderlich. Die 5' Verbindungsseite oder Verbindungsspender-Seite schließen fast invariant Folge GU am 5' Ende des intron innerhalb eines größeren, weniger hoch erhaltenen Einigkeitsgebiets ein. Die 3' Verbindungsseite oder Verbindungsannehmer-Seite begrenzen den intron mit fast invariant AG Folge. Stromaufwärts (5 '-Bezirk) vom AG gibt es ein Gebiet hoch in pyrimidines (C und U), oder polypyrimidine Fläche. Stromaufwärts von der polypyrimidine Fläche ist der Zweigpunkt, der ein Adenin nucleotide einschließt. Punkt-Veränderungen in der zu Grunde liegenden DNA oder den Fehlern während der Abschrift können eine "rätselhafte Verbindungsseite" in einem Teil der Abschrift aktivieren, die gewöhnlich nicht gesplissen wird. Das läuft auf eine reife Bote-RNS mit einer fehlenden Abteilung eines exon hinaus. Auf diese Weise kann eine Punkt-Veränderung, die gewöhnlich nur eine einzelne Aminosäure betrifft, als ein Auswischen im Endprotein erscheinen.

Bildung von Spliceosome und Tätigkeit

Das Verstärken wird durch den spliceosome katalysiert, der ein großer aus fünf kleinen Kernribonucleoproteins zusammengesetzter Komplex des RNS-Proteins ist (snRNPs, hat 'snurps' ausgesprochen). Die RNS-Bestandteile von snRNPs wirken mit dem intron aufeinander und können an der Katalyse beteiligt werden. Zwei Typen von spliceosomes sind identifiziert worden (der Major und Minderjährige), die verschiedenen snRNPs enthalten.

• Größerer

:The größerer spliceosome spleißt introns, der GU an der 5' Verbindungsseite und AG an der 3' Verbindungsseite enthält. Es wird aus dem U1, U2, U4, U5 und U6 snRNPs zusammengesetzt und ist im Kern aktiv. Außerdem sind mehrere Proteine einschließlich U2AF und SF1 für den Zusammenbau des spliceosome erforderlich.

:* E Komplex-U1 bindet zur GU Folge an der 5' Verbindungsseite, zusammen mit zusätzlichen Proteinen/Enzymen ASF/SF2, U2AF (bindet an der Py-AG Seite), SF1/BBP (BBP=Branch Schwergängigkeitsprotein);

:*A-Komplex-U2 bindet zur Zweigseite, und ATP ist hydrolyzed;

:*B1 Complex-U5/U4/U6 trimer bindet, und der U5 bindet exons an der 5' Seite mit U6, der zu U2 bindet;

:*B2-Komplex-U1 wird veröffentlicht, U5 Verschiebungen von exon bis intron und den U6 bindet an der 5' Verbindungsseite;

:*C1-Komplex-U4 wird veröffentlicht, U6/U2 katalysiert Umesterung, die 5'end von introns ligate zu auf intron machen und ein Lasso bilden, bindet U5 exon an 3' Verbindungsseite, und die 5' Seite wird zerspaltet, auf die Bildung des Lassos hinauslaufend;

:*C2 bleiben Complex-U2/U5/U6 bestimmt zum Lasso, und die 3' Seite wird zerspaltet, und exons sind ligated, der ATP Hydrolyse verwendet. Die gesplissene RNS wird veröffentlicht und das Lasso debranches.

Der:This-Typ des Verstärkens wird das kanonische Verstärken genannt oder hat den Lasso-Pfad genannt, der für mehr als 99 % des Verstärkens verantwortlich ist. Im Vergleich, wenn, wie man sagt, der intronic angrenzende Folgen folgen der GU-AG-Regel, das nichtkanonische Verstärken nicht, vorkommt (sieh "geringen spliceosome" unten).

• Geringer

:The geringer spliceosome ist dem größeren spliceosome jedoch sehr ähnlich, spleißt es seltenen introns mit verschiedenen Verbindungsseite-Folgen. Während die geringen und größeren spliceosomes denselben U5 snRNP enthalten, hat der geringe spliceosome verschiedenen aber funktionell analogen snRNPs für U1, U2, U4 und U6, die beziehungsweise U11, U12, U4atac und U6atac genannt werden. Wie der größere spliceosome wird es nur im Kern gefunden.

• Das Trans-Verstärken

Das:Trans-Verstärken ist eine Form des Verstärkens, das sich zwei exons anschließt, die nicht innerhalb derselben RNS-Abschrift sind.

Das Selbstverstärken

Das Selbstverstärken kommt für seltene introns vor, die einen ribozyme bilden, die Funktionen des spliceosome durch die RNS allein durchführend. Es gibt drei Arten, introns, Gruppe I, Gruppe II und Gruppe III selbstzuspleißen. Gruppe I und II introns führt das Verstärken durch, das dem spliceosome ähnlich ist, ohne jedes Protein zu verlangen. Diese Ähnlichkeit weist darauf hin, dass Gruppe I und II introns evolutionär mit dem spliceosome verbunden sein kann. Das Selbstverstärken kann auch sehr alt sein, und kann in einer RNS-Weltgegenwart vor dem Protein bestanden haben. Obwohl die zwei Verstärken-Mechanismen, die unten beschrieben sind, nicht verlangen, dass irgendwelche Proteine vorkommen, werden 5 zusätzliche RNS-Moleküle und mehr als 50 Proteine verwendet und hydrolyzes viele ATP Moleküle. Die Verstärken-Mechanismen verwenden ATP, um mRNA's genau zu spleißen. Wenn die Zelle keinen ATP'S verwenden sollte, würde der Prozess hoch ungenau sein, und viele Fehler würden vorkommen.

Zwei Umesterungen charakterisieren den Mechanismus, in der Gruppe ich introns gesplissen werden:

1. 3'OH eines freien guanine nucleoside (oder ein hat sich im intron niedergelassen), oder ein nucleotide cofactor (GMP, BIP, GTP) Angriffsphosphat an der 5' Verbindungsseite.
2. 3'OH 5'exon wird ein nucleophile, und die zweite Umesterung läuft auf das Verbinden der zwei exons hinaus.

Der Mechanismus, in der Gruppe II introns gesplissen werden (zwei Umesterungsreaktion wie Gruppe I introns) ist wie folgt:

1. 2'OH eines spezifischen Adenosins im intron greift die 5' Verbindungsseite an, dadurch das Lasso bildend
2. 3'OH der 5' exon löst die zweite Umesterung an der 3' Verbindungsseite aus, die sich dadurch dem exons zusammen anschließt.

das TRNA-Verstärken

tRNA (auch tRNA ähnlich) das Verstärken ist eine andere seltene Form des Verstärkens, das gewöhnlich in tRNA vorkommt. Die Verstärken-Reaktion ist mit einer verschiedenen Biochemie verbunden als der spliceosomal und die Selbstverstärken-Pfade. Ribonucleases zerspalten die RNS, und ligases schließen sich dem exons zusammen an.

Evolution

Das Verstärken kommt in allen Königreichen oder Gebieten des Lebens jedoch vor, das Ausmaß und die Typen des Verstärkens können zwischen den Hauptabteilungen sehr verschieden sein. Eukaryotes spleißen viele Protein codierender Bote RNAs und etwas Nichtcodieren RNAs. Prokaryotes spleißen andererseits selten und größtenteils RNAs nichtcodierend. Ein anderer wichtiger Unterschied zwischen diesen zwei Gruppen von Organismen ist, dass prokaryotes völlig am spliceosomal Pfad Mangel haben.

Weil spliceosomal introns in allen Arten nicht erhalten werden, gibt es Debatte bezüglich wenn spliceosomal das entwickelte Verstärken. Zwei Modelle sind vorgeschlagen worden: Der intron spät und intron frühe Modelle (sieh intron Evolution).

Biochemischer Mechanismus

Das Verstärken von Spliceosomal und Selbstverstärken sind mit einem biochemischen Zweipunktprozess verbunden. Beide Schritte schließen Umesterungsreaktionen ein, die zwischen der RNS nucleotides. tRNA das Verstärken jedoch vorkommen, ist eine Ausnahme und kommt bei der Umesterung nicht vor.

Spliceosomal und Selbstverstärken-Umesterungsreaktionen kommen über zwei folgende Umesterungsreaktionen vor. Erstens, 2'OH eines spezifischen Zweigpunkts nucleotide innerhalb des intron, der während des spliceosome Zusammenbaues definiert wird, führt einen Nucleophilic-Angriff auf den ersten nucleotide des intron an der 5' Verbindungsseite durch, die das Lasso-Zwischenglied bildet. Zweitens, 3'OH der veröffentlichten 5' exon führt dann einen Nucleophilic-Angriff am letzten nucleotide des intron an der 3' Verbindungsseite durch, die sich so dem exons anschließt und das intron Lasso veröffentlicht.

Das alternative Verstärken

In vielen Fällen kann der Verstärken-Prozess eine Reihe von einzigartigen Proteinen durch das Verändern der exon Zusammensetzung derselben Bote-RNS schaffen. Dieses Phänomen wird dann das alternative Verstärken genannt. Das alternative Verstärken kann auf viele Weisen vorkommen. Exons kann erweitert oder ausgelassen werden, oder introns kann behalten werden.

Experimentelle Manipulation des Verstärkens

Das Verstärken von Ereignissen kann durch die Schwergängigkeit des steric-blockierenden Antisinns oligos wie Morpholinos oder Nukleinsäuren von Peptide zu snRNP verbindliche Seiten, zum branchpoint nucleotide experimentell verändert werden, der das Lasso, oder zum mit der Verbindung regelnden Element verbindliche Seiten schließt.

Das Verstärken von Fehlern

Allgemeine Fehler:

• Veränderung einer Verbindungsseite, die auf Verlust der Funktion dieser Seite hinausläuft. Läuft auf Aussetzung eines Frühhalts codon, Verlustes eines exon oder Einschließung eines intron hinaus.
• Veränderung einer Verbindungsseite-Reduzieren-Genauigkeit. Kann auf Schwankung auf die Verbindungsposition hinauslaufen, Einfügung oder Auswischen von Aminosäuren, oder am wahrscheinlichsten, eine Störung des Lesen-Rahmens verursachend.
• Versetzung einer Verbindungsseite, zu Einschließung oder Ausschluss von mehr RNS führend als erwartet, auf längeren oder kürzeren exons hinauslaufend.

Viele Verstärken-Fehler werden durch den genannten Quatsch-vermittelten MRNA Zerfall [NMD] eines Mechanismus der Kontrolle der Zellqualität geschützt.

Das Protein-Verstärken

Zusätzlich zur RNS können Proteine das Verstärken erleben. Obwohl die biomolecular Mechanismen verschieden sind, ist der Grundsatz dasselbe: Teile des Proteins, genannt inteins statt introns, werden entfernt. Die restlichen Teile, genannt exteins statt exons, werden zusammen verschmolzen.

Das Protein-Verstärken ist in einer breiten Reihe von Organismen, einschließlich Bakterien, archaea, Werke, Hefe und Menschen beobachtet worden.

Siehe auch

• cDNA
• Exon
• Intron
• Primäre Abschrift
• Spliceosome
• Geringer spliceosome
• Exon Verbindungspunkt-Komplex

Links

• Virtuelle Zellzeichentrickfilm-Sammlung: MRNA, der Spleißt