RNA-splicing är ett steg i genernas transkription. Messenger RNA (mRNA), som överför koden från DNA till proteiner, byggs upp i flera steg innan det kan användas i översättning.

I det första steget transkriberas varje gen till ett primärt transkript, ofta kallat pre-mRNA. Därefter tas icke‑kodande delar bort och kodande delar fogas ihop: introner skärs bort och exoner sammanfogas genom splicing, en process som utförs av spliceosomerna i cellkärnan.

Orsaken till att splicing behövs är att de flesta eukaryota gener består av avbrutna sekvenser: de kodande regionerna (exoner) är åtskilda av icke‑kodande regioner (introner). Endast när exonerna är korrekt sammanfogade bildas ett funktionellt mRNA som kan ge upphov till ett komplett protein.

Hur splicing går till

  • Spliceosomen känner igen korta, bevarade sekvenser vid intronets början och slut (ofta en 5'-splice-site som börjar med "GU" och en 3'-splice-site som slutar med "AG") samt en grenpunkt (en adeninbas) inne i intronet.
  • Spliceosomen består av små nukleära RNA och proteiner (snRNPs) som tillsammans organiserar reaktionen. Typiska snRNP-komponenter är U1, U2, U4, U5 och U6.
  • Splicing katalyseras genom två på varandra följande transesterifieringsreaktioner:
    • Först attackerar grenpunktens 2'-OH den fosfodiesterbindning som markerar intronets 5'-ände, vilket skapar en loopformad "larv" (lariat) kvarvarande kopplad till 3'-änden av det första (upstream) exonet.
    • Därefter attackerar den fria 3'-OH-gruppen på det första exonet 3'-splice-stället, vilket förenar de två exonerna och frigör lariat-intronet.
  • Det frigjorda lariat‑intronet bryts snabbt ner och nukleotiderna återanvänds.

Spliceosomen och reglering

Spliceosomen är ett stort, dynamiskt komplex som monteras och omorganiseras vid varje intron. Processen regleras av proteiner som SR-proteiner (som ofta främjar splitsning) och hnRNP-familjen (som kan blockera eller ändra splicingen). Dessutom finns cis‑regulatoriska sekvenser i pre‑mRNA (exon‑ och intron‑splicing‑enhancers och silencers) som styr vilka splice‑sites som används.

Alternativ splitsning

Ett viktigt resultat av splicing är möjligheten till alternativ splitsning: samma gen kan användas för att skapa flera olika mRNA-varianter genom att välja olika kombinationer av exoner. Vanliga typer av alternativ splitsning är:

  • Exon‑uteslutning (skipping)
  • Mutuellt exklusiva exoner
  • Alternativa 5'- eller 3'-splice‑sites
  • Intron‑retention (ett intron som inte tas bort)

Alternativ splitsning ökar den proteomiska mångfalden och är särskilt vanlig i nervvävnad och under utveckling.

Funktionell betydelse och kvalitetssäkring

  • Rätt splicing är nödvändig för att bilda proteiner med korrekt aminosyresekvens och funktion.
  • Efter splicing lämnar ofta ett exon junction complex (EJC) mRNA vid exon‑exon‑sömmarna; EJC hjälper till vid export från kärnan och vid kvalitetssäkring, bland annat i samband med nonsense‑mediated decay (NMD) som avlägsnar mRNA med för tidiga stopkodon.
  • Splicing sker ofta samtidigt med själva transkriptionen (co‑transcriptional splicing), vilket kopplar genuttryck och mRNA‑bearbetning.

Fel i splicing och sjukdom

Mutationer som påverkar splice‑sites, regulatoriska element eller splicing‑faktorer kan leda till felaktiga eller saknade proteiner och orsaka sjukdomar. Exempel är vissa former av β‑thalassemi, ärftliga muskelsjukdomar och bidragande förändringar i cancer. Moderna terapier använder bland annat antisense‑oligonukleotider för att modulera splicing (exempelvis behandlingar som riktar om splitsning vid spinal muskelatrofi).

Sammanfattning

Inom molekylärbiologin är splicing alltså processen där introner tas bort och exoner sammanfogas för att bilda moget messenger‑RNA. Det mogna messenger‑RNA används sedan för att producera ett korrekt protein genom översättning. Splicing är både ett precisionsarbete och en källa till biologisk mångfald via alternativ splitsning.