Intron – icke-kodande gensekvenser och RNA-splicing
Lär dig om introner — icke‑kodande gensekvenser, deras funktion i RNA‑splicing och hur de skiljer sig från exoner i genuttryck.
En intron är en icke‑kodande nukleotidsekvens i en gen som avlägsnas ur pre‑mRNA under bearbetningen till moget RNA. Termen intron används både om DNA‑sekvensen i genen och om motsvarande sekvens i det transkriberade RNA‑molekylen.
Mallar: introner och exoner
Exoner är de sekvenser som blir kvar i det mogna RNA efter RNA‑splicing och som vanligtvis kodar för aminosyror i den slutliga polypeptiden. Vissa exoner innehåller också icke‑kodande regioner (t.ex. UTR) som reglerar mRNA‑stabilitet och translation.
- Introner: delar av en gen som i normal splicing kasseras — icke‑kodande sekvenser.
- Exoner: delar av en gen som uttrycks — sekvenser som kodar för aminosyrasekvenser i ett protein.
Mekanism för RNA‑splicing
Efter transkription behandlas pre‑mRNA av splicingmaskineriet för att avlägsna introner innan eventuell översättning. Hos majoriteten av eukaryoter sker splicing i ett stort RNP‑komplex kallat spliceosomen, som består av små nukleära RNA (snRNA) och associerade proteiner (snRNPs, t.ex. U1, U2, U4/U6, U5). Spliceosomen känner igen korta konsensussekvenser vid intronets ändar (vanligtvis 5′-donor ofta med GU, 3′-acceptor ofta med AG) och en branch‑point A som deltar i katalysen av två transesterifieringssteg som sammanfogar exoner och frigör intronet som en lariat‑struktur.
Förutom spliceosomen finns även katalytiska (självsplicing) introner, framför allt grupp I och grupp II, som kan katalysera splicing utan proteinsubstanser — ett viktigt bevis på RNA:s katalytiska förmåga.
Alternativ splicing och biologisk betydelse
Alternativ splicing gör det möjligt för en och samma gen att ge upphov till flera olika mRNA‑isoformer och därigenom olika proteiner. Vanliga former av alternativ splicing är exonskippning, alternativ användning av 5′‑ eller 3′‑splice‑sites, intronretention och ömsesidigt uteslutna exoner. Alternativ splicing ökar proteomets mångfald och spelar en central roll i cell‑ och vävnadsspecifik reglering.
Introner kan även bära regulatoriska element (promotorfragment, enhancers, mikroRNA‑gener), bidra till exon‑shuffling under evolutionen och påverka genuttryck genom att påverka transkriptionstakt, mRNA‑export och nedbrytning.
Förekomst, längd och evolution
Introner förekommer i gener hos de flesta eukaryoter och i många virus; de kan finnas i gener för proteiner, ribosomalt RNA (rRNA) och överförings‑RNA (tRNA). Antalet och längden på introner varierar kraftigt mellan organismer: däggdjursgener innehåller ofta många och långa introner, medan encelliga eukaryoter som jäst har betydligt färre och kortare introner. Diskussioner om intronernas ursprung har lett till hypoteserna "intron‑early" och "intron‑late" — hur tidigt i evolutionen introner uppstod och spreds.
Klinisk betydelse och forskning
Mutationer som påverkar spliceosomens igenkänning eller intronernas konsensussekvenser kan leda till felaktig splicing och orsaka sjukdomar (till exempel vissa ärftliga sjukdomar och cancer). Therapeutiska metoder som antisense‑oligonukleotider kan riktas mot splicing för att korrigera eller modulera genuttryck.
Vanliga metoder för att studera introner och splicing är RT‑PCR, Northern blot, reporter‑assays och storskaliga metoder som RNA‑seq som kartlägger splicingmönster genomsnittligt över hela transkriptomet.
Historik
Upptäckten av introner vid slutet av 1970‑talet förändrade vår syn på geners struktur. Denna upptäckt belönades med Nobelpriset i fysiologi eller medicin 1993 till Phillip Sharp och Richard Roberts fick. Termen intron myntades av den amerikanske biokemisten Walter Gilbert.
Sammanfattningsvis är introner mer än bara "icke‑funktionella" avsnitt — de är dynamiska element i genomet med både reglerande roller och stor betydelse för evolution, genuttryck och sjukdom.
En spliceosom tar bort introner från ett transkriberat pre-mRNA-segment (överst). Detta kallas "splicing". När intronerna har avlägsnats (nedre delen) är den mogna mRNA-sekvensen redo för översättning.
Biologisk betydelse
Det finns många obesvarade frågor om introner. Det är oklart om introner har någon specifik funktion eller om de är själviskt DNA som reproducerar sig självt som en parasit.
Nya studier av hela eukaryota genomer har visat att längden och tätheten (introner/gen) av introner varierar avsevärt mellan besläktade arter. Det finns fyra eller fem olika typer av introner. Vissa introner utgör mobila genetiska element (transposoner).
Alternativ splicing av introner inom en gen möjliggör en mängd olika proteinisoformer från en enda gen. På så sätt kan flera besläktade proteiner genereras från en enda gen och ett enda mRNA-transkript som prekursor. Kontrollen av alternativ RNA-splicing sker genom ett komplext nätverk av signalmolekyler. Hos människor är ~95 % av generna med mer än ett exon alternativt splicade.
Frågor och svar
F: Vad är en intron?
S: Ett intron är en icke-kodande sekvens i en gen som avlägsnas genom RNA-splicing för att få fram den slutliga RNA-produkten av en gen.
F: Vad är exoner?
S: Exoner är sekvenser av kodande DNA som sammanfogas i det slutliga RNA efter RNA-splicing och kodar för aminosyror i den slutliga polypeptiden.
F: Var kan man hitta introner?
S: Introner kan hittas i gener hos de flesta organismer och många virus, inklusive de som genererar proteiner, ribosomalt RNA (rRNA) och transfer-RNA (tRNA).
F: När sker RNA-splicing?
S: RNA-splicing sker efter transkriptionen och före översättningen.
F: Vad gör introner?
S: Introner är delar av en gen som kasseras; de är icke fungerande bitar.
Fråga: Vad gör exoner?
S: Exoner är delar av en gen som uttrycks; de kodar för aminosyrasekvenser i ett protein.
Fråga: Vem upptäckte introner?
Svar: Upptäckten av introner ledde till att Phillip Sharp och Richard Roberts fick Nobelpriset i fysiologi eller medicin 1993. Termen intron introducerades av den amerikanske biokemisten Walter Gilbert.
Sök