splicing , atau proses splicing RNA, adalah fenomena yang terjadi pada organisme eukariotik setelah transkripsi DNA untuk RNA dan melibatkan penghapusan intron gen, mempertahankan ekson. Ini dianggap penting dalam ekspresi gen.
Itu terjadi melalui peristiwa penghapusan ikatan fosfodiester antara ekson dan intron dan penyatuan berikutnya ikatan antara ekson. Penyambungan terjadi pada semua jenis RNA, namun lebih relevan pada molekul RNA pembawa pesan. Itu juga dapat terjadi pada molekul DNA dan protein.
Sumber: Oleh BCSteve [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], dari Wikimedia Commons
Bisa jadi pada saat merakit ekson, mereka mengalami pengaturan atau jenis perubahan apa pun. Peristiwa ini dikenal sebagai penyambungan alternatif dan memiliki konsekuensi biologis yang penting.
Indeks artikel
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, RNA pembawa pesan. Ini pada gilirannya diterjemahkan menjadi protein dengan bantuan ribosom .
Namun, pada organisme eukariotik, urutan gen yang panjang ini terganggu oleh jenis urutan yang tidak diperlukan untuk gen yang bersangkutan: intron. Agar RNA pembawa pesan dapat diterjemahkan secara efisien, 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 bertanggung jawab untuk mengkatalisasi langkah penyambungan. Ini 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 dimiliki sebagian besar intron di dekat ujung 5 ‘dan 3’ mereka. Perlu dicatat bahwa gen telah ditemukan di Metazoa yang tidak memiliki urutan ini dan menggunakan kelompok RNA nuklir kecil lainnya untuk pengenalannya.
Jenis
Dalam literatur, istilah splicing biasanya diterapkan pada proses yang melibatkan messenger RNA. Namun, ada proses penyambungan berbeda yang terjadi pada biomolekul penting lainnya .
Protein juga dapat mengalami penyambungan, dalam hal ini urutan asam amino yang dikeluarkan dari molekul.
Fragmen yang dihapus disebut “intein.” Proses ini terjadi secara alami pada organisme. Biologi molekuler telah berhasil menciptakan berbagai teknik menggunakan prinsip ini yang melibatkan manipulasi protein.
Demikian pula, splicing juga terjadi pada tingkat DNA. Dengan demikian, dua molekul DNA yang sebelumnya dipisahkan dapat bergabung melalui ikatan kovalen .
Jenis penyambungan RNA
Di sisi lain, tergantung pada jenis RNA, ada strategi kimia yang berbeda di mana gen dapat menyingkirkan intron. Khususnya penyambungan pra-mRNA adalah proses yang rumit, karena melibatkan serangkaian langkah yang dikatalisis oleh spliceosome. Secara kimiawi, prosesnya terjadi melalui reaksi transesterifikasi.
Dalam ragi, misalnya, prosesnya dimulai dengan pembelahan daerah 5 ‘di lokasi pengenalan, “lingkaran” intron-ekson dibentuk melalui ikatan fosfodiester 2′-5’. Proses berlanjut dengan terbentuknya celah pada daerah 3′ dan akhirnya terjadi penyatuan kedua ekson.
Beberapa intron yang mengganggu gen nukleus dan mitokondria dapat disambung tanpa memerlukan enzim atau energi, tetapi melalui reaksi transesterifikasi. Fenomena ini diamati pada organisme Tetrahymena thermophila .
Sebaliknya, sebagian besar gen nuklir termasuk dalam kelompok intron yang membutuhkan mesin untuk mengkatalisis proses penghilangan.
Penyambungan alternatif
Pada manusia telah dilaporkan bahwa ada sekitar 90.000 protein yang berbeda dan sebelumnya diperkirakan bahwa harus ada jumlah gen yang identik.
Dengan kedatangan teknologi baru dan proyek genom manusia, 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 di mana mereka ditranskripsi menjadi RNA, tetapi sebaliknya dapat diatur dengan membentuk kombinasi baru. Fenomena ini dikenal sebagai splicing alternatif. Untuk 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 “untuk gen ada protein”.
Sumber: Oleh National Human Genome Research Institute (http://www.genome.gov/Images/EdKit/bio2j_large.gif) [Domain publik], melalui Wikimedia Commons
Fitur
Bagi Kunsur et al. (2013) “salah satu fungsi dari acara ini adalah untuk meningkatkan keragaman RNA messenger, selain mengatur hubungan antara protein, antara protein dan asam nukleat, dan antara protein dan membran.”
Menurut penulis ini “penyambungan alternatif bertanggung jawab untuk mengatur lokasi protein, sifat enzimatiknya, dan interaksinya dengan ligan”. Ini juga terkait dengan proses diferensiasi seluler dan perkembangan organisme.
Dalam terang evolusi, tampaknya menjadi mekanisme penting untuk perubahan, karena proporsi yang tinggi dari organisme eukariotik yang lebih tinggi telah ditemukan menderita peristiwa penyambungan alternatif yang tinggi. Selain memainkan peran penting dalam diferensiasi spesies dan dalam evolusi genom.
Penyambungan alternatif dan kanker
Ada bukti bahwa setiap kesalahan dalam proses ini dapat menyebabkan fungsi sel yang tidak normal, menghasilkan konsekuensi serius bagi individu. 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 mungkin untuk sepenuhnya memahami dasar mekanisme terjadinya penyakit, solusi untuk mereka dapat diusulkan.
Referensi
- Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biokimia . saya terbalik.
- De Conti, L., Baralle, M., & Buratti, E. (2013). Definisi ekson dan intron dalam penyambungan pra-mRNA. Ulasan Interdisipliner Wiley: RNA , 4 (1), 49–60.
- Kunsur, O., Convertini, P., Zhang, Z., Wen, Y., Shen, M., Falaleeva, M., & Stamm, S. (2013). Fungsi penyambungan alternatif. Gen , 514 (1), 1–30.
- Lamond, A. (1993).Spliceosome. Bioesai, 15 (9), 595-603.
- Roy, B., Haupt, LM, & Griffiths, LR (2013). Ulasan: Alternatif Splicing (AS) Gen Sebagai Pendekatan untuk Membangkitkan Kompleksitas Protein. Genomik Saat Ini , 14 (3), 182-194.
- Vila – Perello, M., & Muir, TW (2010). Kegunaan Biologis Penyambungan Protein. Sel , 143 (2), 191-200.
- Liu, J., Zhang, J., Huang, B., & Wang, X. (2015). Mekanisme splicing alternatif dan penerapannya dalam diagnosis dan pengobatan leukemia. Jurnal Kedokteran Laboratorium Cina , 38 (11), 730–732.