Spleißen (biologie) – Wikipedia

Aperçu des processus d’expression des gènes eucaryotes: sur le chemin du gène – codé sur l’ADN – l’ARN joue un rôle décisif. Il sert de support d’information entre l’ADN et le ribosome, qui est modifié en plusieurs étapes

Représentation schématique de l’épissage.

Représentation schématique pour l’épissage alternatif.

Quand Épissure ou. Épissage ( Anglais épissure «Connecter», «colle») Une étape importante de traitement (traitement) ultérieur de l’acide ribonucléique (ARN) est mentionnée, qui se déroule dans le noyau cellulaire des eucaryotes et dans lequel l’ARNm mûr provient de la pré-ARNm.

Le pré-ARNm initialement formé dans la transcription contient toujours des introns et des exons. L’épissage supprime les introns et les exons adjacents sont liés à l’ARNm fini.

L’épissage se déroule avec la polyadylation (queue) de l’extrémité 3 ‘après la transcription, il s’agit donc d’un processus post-transcriptionnel. Contrairement à cela, le plafonnement de l’extrémité 5 ‘est un processus catranscriptif.

Les premières études génétiques ont pu montrer que le gène, l’ARNm et les protéines sont colinéaires, ce qui était évident par la copie directe ou la traduction. Ceci est très bon à observer dans les organismes procaryotes, où la transcription et la traduction ne sont pas séparées les unes des autres en compartiment la cellule. Alors que l’ARN polymérase synthétise l’ARNm sur l’ADN, les ribosomes peuvent déjà lier la traduction de la chaîne NASH et du début, ce qui conduit à la formation de soi-disant polysomes.

Chez les eucaryotes, un couplage de la transcription et de la traduction n’est pas possible, car une membrane centrale sépare les deux processus spatialement les uns des autres.

De plus, Chow et al. ^[d’abord] et Berget et al. ^[2] Dans les examens microscopiques électroniques très clairs de l’ARN: les hybrides d’ADN utilisant l’exemple des adénovirus montrent que l’ARNm dans les eucaryotes doit apparemment être soumis à un traitement supplémentaire, car ses zones internes sont manquantes, mais qui se produisent dans l’ADN. Indirectement, la maturation pouvait être montrée sur la base de la courte demi-vie des transcrits primaires, les ARN nucléaires hétérogènes So-appels (ARNn) par rapport aux ARN cytoplasmiques.

Richard John Roberts et Phillip A. Sharp a développé le concept de gènes divisés et l’épissage pré-ARNm, qui a été récompensé par le prix Nobel de médecine en 1993. ^[3] Fondamentalement, était que la zone d’un gène eucaryote sur l’ADN est interrompue à plusieurs reprises par des séquences qui ne sont pas traduites en acides aminés de la protéine ultérieure. Ceux-ci sont-ils appelés séquences intermédiaires , également appelés introns, sont découpés et dégradés et dégradés dans un processus à partir de la transcription primaire, la pré-ARNm (ARNm précurseur). Dans le même temps, les deux sections de séquences de codage des protéines adjacentes, ou pour des exons courts pour les séquences exprimées, sont liés.

Un gène peut contenir jusqu’à plus de 60 introns avec des longueurs comprises entre 35 et 100 000 nucléotides. De plus, l’épissage se produit non seulement parmi les eucaryotes mentionnés, mais aussi dans les mitochondries, les archaea et certains des ARN viraux déjà mentionnés.

Certains ARN peuvent éliminer les introns sans l’aide d’un grand spliceosome (voir ci-dessous). Vous avez vous-même l’activité chimique, c’est-à-dire C’est-à-dire que ce sont les ribozymes qui n’ont besoin que de l’aide de protéines pour le pliage correct dans certains cas (introns du groupe II).

En 1981, T. Cech et al. Pour le précurseur de l’ARNr 26S de Tetrahymena thermophila Prévoyez qu’aucun composant protéique n’est nécessaire pour le traitement d’environ 400 introns longs nucléotidiques, mais que l’activité elle-même provient de l’ARN lui-même. On parle donc également d’épissage autocatalytique ou auto-épliaison . Pour cette découverte d’un premier ribozyme et donc l’activité catalytique de l’ARN, qui a conduit à la postulation d’un monde d’ARN au tout début de la vie, Thomas R. Cech, en collaboration avec Sidney Altman, a reçu le prix Nobel de chimie en 1989. ^[4] Des études ultérieures ont pu montrer que les introns d’auto-épliaison apparaissent dans de nombreux autres organismes. Selon les mécanismes de réaction et les éléments de séquence préservés de la RASE, deux types d’auto-épliaison peuvent être distingués, les introns dits du groupe I et du groupe II. Même s’il a été démontré de manière concluante que l’ARN a l’activité catalytique, semblent en vain Être impliqué dans les réactions des deux groupes d’introns, qui sont susceptibles de promouvoir la formation de la structure active de l’ARN. Étant donné que le nombre total de liaisons les plus phosphodes reste toujours la même avec les réactions décrites ci-dessous, car ce sont des cofacteurs à énergie, aucun cofacteur à énergie n’est nécessaire.

Groupe en introns Effectuer dans des eucaryotes pré-ARNr, tels que. B. les ciliés déjà mentionnés T. thermophila , ainsi que dans certains pré-ARNm d’organites cellulaires tels que les mitochondries et les chloroplastes. L’excision de l’intron a lieu dans un mécanisme en deux étapes, avec une attaque nucléophique sur le site d’épissage des 5 ‘en tant que cofacteur pour la réaction de la guanosine essentielle, qui est introduite en position appropriée par la structure de l’ARN. Le groupe de nucléofuge de cette réaction, le groupe 3 «hydroxy du 5», attaque désormais le site 3’-splice comme un nucléophile, qui a lié les deux exons les uns aux autres. Dans les réactions suivantes, l’intron se ferme enfin dans un anneau. Les études stéréochimiques sur les substrats chiraux suggèrent qu’un seul centre catalytique catalyse les deux réactions partielles de l’épissage sous la forme d’une réaction de va-et-vient.

Groupe-II-introns D’un autre côté, dans les pré-MRNA des mitochondries des levures et autres champignons et chez certaines femelles d’ARN des chloroplastes de certains eucaryotes unicellulaires tels que Chlamydomonas . Un cofacteur de guanosine n’est pas nécessaire ici, plutôt par la structure de l’ARN, un nucléotide 7 ou 8 en amont du site d’épissage 3 ’permet au nucléophique du site d’épissage de 5’ de pouvoir attaquer avec son groupe hydroxy 2 ’. Cela conduit à la connexion d’une liaison phosphodienne inhabituelle 2 ’5’ et donc à la formation d’une structure de type lasso de l’intron, le latiat si appelé. Dans une deuxième réaction, similaire à celle des introns du groupe I, le site 5′-flice attaque finalement le nucléophique du site d’épissage 3 ‘, ce qui conduit à lier les deux exons et la libération de l’intron.

Dans le traitement splicosomal des ARNm (voir ci-dessous), il existe l’une des introns du groupe II de mécanisme de réaction identique, qui a conduit à un certain nombre de spéculations, que les deux processus aient évolutivement séparément (voir ci-dessous dans l’hypothèse “intron-avant”), par exemple par fragmentation des intertrons du groupe II, ou si elle est convertie par la même réaction réelle.

Analogue à l’épissage de l’ARN, l’épissage des protéines est définie.

L’épissage enzymatique des TRA peut être trouvé dans les archées et les eucaryotes, dans les bactéries, en revanche, les introns sont traités pour un mécanisme autocatalytique, qui a été décrit dans la section précédente. Les introns dans les gènes codant pour le trachen se trouvent principalement dans la boucle d’anticodon directement 3 ’DES Anticodon – moins souvent dans la boucle de dihydrouracile – et ont une longueur de 14 à 60 bases. Dans le cas de l’épissage enzymatique, contrairement à l’épissage des pré-ARNm, ils ne sont pas reconnus via leur séquence, mais par une structure superordonnée de la molécule globale (par exemple, le renflement-hélice-motif-motif-BHB-motif-at Archaea) et en trois étapes. Le pré-ARNt est initialement coupé deux fois par une endonucléase, qui libère l’intron et deux demi-molécules d’ARNt. Le phosphate cyclique 2 “3” résultant de la demi-molécule de 5 “est ensuite hydrolysé en un phosphate de 2” et un groupe OH 3 “, tandis que le groupe 5” OH de la demi-molécule de 3 “est phosphorylé sous la consommation de GTP. Cela permet une ligue par le biais d’une ligue d’ARN sous l’hydrolyse ATP. Enfin, le phosphate 2 ’est supprimé dans la dernière étape, ce qui est inhabituel sous la consommation et la libération de nicotinamide NAD.
Certains ARNm sont également traités en fonction d’un mécanisme similaire pour eux de deux divisions endonucléolytiques avec la ligue ultérieure par le biais d’une ligue de l’ARNt.

Dans la plupart des cas, l’éplicenne se déroule dans un grand complexe d’ARN et de protéines, le spliceosome SO, qui catalyse la réaction dans deux environs consécutifs. La majorité des introns sont supprimés de cette manière. Le nombre de liaisons reste le même lorsque la réaction est la même, l’énergie n’est requise que pour la structure et la récupération de la machine pour la catalyse (Splicosom). Les deux réactions individuelles ne diffèrent pas chimiquement, seules les positions des groupes impliqués dans la pré-ARNm sont différentes. Dans les deux réactions, il existe une substitution nucléophile (S _N 2) Sur un phosphate, le nucléophique est un groupe hydroxy d’une ribose.

Dans la première étape, l’atome d’oxygène du groupe 2′-OH d’une adénosine de la soi-disant “séquence de points de branche” (BPS) attaque un atome de phosphore d’une liaison la plus phosphode du site 5′-splice. Cela conduit à la libération du 5′-exonus et à la circularisation de l’intron (appelé “lariat” en raison de la structure de type lasso). Dans la deuxième étape, l’oxygène du groupe 3′-OH libre des 5′-exons attaque le site de splice 3′, ce qui conduit à lier les deux exons et la libération de l’intron plus grand. ^[5]

Le modèle d’épissage peut différer en raison du type de tissu et d’influences environnementales. On parle d’épissage alternatif, une base importante pour une grande diversité de protéines. L’épissage a lieu, ce qui signifie que les introns sont déjà supprimés, tandis que la polymérase est entrelacée.

D’autres processus importants qui se produisent pendant la maturation d’un pré-ARNm à l’ARNm sont

• Couchage: modification de l’extrémité 5 ‘de l’ARN avec une 7-méthylguanosine pour une meilleure stabilité de l’ARN et importante pour la traduction sur le ribosome.
• Taille: Après avoir atteint le Genenda, l’ARN est d’environ 15 nucléotides après une séquence de base spéciale ( Vous avez les Faimers ) Couper et pourvu d’environ 150–200 nucléotides longs Poly-A. Ici aussi, une variété de protéines jouent un rôle (complexe CPSF, complexe CSTF, CFI, CFII, PABP2, PAP, etc.), qui se lient et régulent d’autres éléments de l’ARN en plus de la séquence A2UA3 mentionnée. Une terminaison de la transcription, malheureusement, un processus très peu comprise dans les effets d’eucaryotes, placent un peu plus tard en aval du polyadyl. à travers le complexe Trex.

Enfin, l’ARNm mature est exporté par les pores centraux (complexe de pores nucléaires, NPC) du noyau cellulaire dans le cytosol, où il utilise ensuite pour synthétiser les protéines au cours de la traduction.

Épissage et maladies [ Modifier | Modifier le texte source ]]

L’épissage joue également un rôle majeur dans certaines images cliniques. Les mutations dans les introns n’ont aucun effet direct sur la séquence de la protéine, qui est codée par un gène. Dans certains cas, cependant, les mutations affectent les séquences qui sont importantes pour l’épissage et conduisent ainsi au mauvais processus de pré-ARNm. Les ARN résultants codes pour des protéines non fonctionnales ou même nocives et conduisent ainsi à des maladies héréditaires.

Un exemple classique est quelques formes de β-thalassémie, une hémoglobinopathie héréditaire, dans laquelle une mutation ponctuelle modifie le site d’épissage de 5 ‘de l’intron 1 du gène HBB et le rend ainsi inutilisable. Cela signifie que les sites d’épissage “cryptiques” à proximité sont reconnus et que les ARNm raccourcis ou étendus de spliceosome génèrent des protéines inactives. Une autre mutation bien étudiée dans l’intron 2 du même gène conduit au maintien d’une courte séquence d’intron dans l’ARNm fini. Dans les deux cas, il y a une synthèse d’hémoglobine considérablement réduite de l’allèle dans les précurseurs érythrocytaires. Si les deux allèles sont affectés par une telle mutation, l’image clinique survient β-holsmake major ce que u. conduit à une anémie significative et à une exigence de transfusion constante. ^{[6] [7]}

D’autres cas sont par exemple B. Le syndrome d’Ehlers-Danlos (EDS) de type II (mutation d’un point de l’industrie dans le gène COL5A1) et l’atrophie du muscle spinal (mutation d’un amplificateur d’épissage / silencieux dans le gène SMN1).

Toi – Simé – Afymart Remarry) [ Modifier | Modifier le texte source ]]

Ces dernières années, il est devenu de plus en plus clair que la transcription, le traitement de l’ARN (c’est-à-dire l’épissage, le plafonnement et la queue), l’exportation d’ARN dans le cytoplasme, la localisation de l’ARN, la traduction et l’influence de dégradation de l’ARN et se régulent mutuellement.
Le traitement de la pré-ARNm a toujours lieu pendant la transcription-one parle du processeur d’ARN cotransprotique et les différentes machines se contactent. Pour cette raison, le terme “usine d’ARN” (facte sur l’ARN) a été récemment façonné, ce qui devrait illustrer cela. L’épissage peut également influencer les processus qui se déroulent spatialement séparément dans le cytoplasme. Un complexe protéique qui est interrompu par les épissomes sur l’ARNm fini (le complexe d’exon-jonction, EJC) permet une exportation efficace du noyau cellulaire et transmet également des informations qui permettent un contrôle de qualité ultérieur de l’ARN pendant la traduction (désintégration d’ARNm non sensée, [NMD]).
Une autre implication qui en résulte est: un pré-ARNm complet (comme le montre la figure ci-dessus) ne se produit pas réellement dans la cellule vivante, car les introns sont supprimés comme décrit lors de la transcription.

De nombreux exons codent une partie fonctionnelle d’une protéine qui se plie de manière autonome, un domaine si appelé. C’est la base de la théorie selon laquelle une structure modulaire d’un gène à partir d’exons qui codes de tels domaines protéiques, utilise la possibilité d’utiliser un domaine domestique qui a été inventé de manière évolutive en combinant avec d’autres de diverses manières. La simple recombinaison d’exons selon un principe modulaire peut créer une grande variété de protéines avec une grande variété de fonctions et de propriétés, qui peuvent être créées comme exon-éclatement mentionné. Un exemple classique de cela est le gène de la fibronectine protéique, qui joue un rôle d’une part dans l’adhésion cellulaire, mais aussi dans la migration cellulaire, la prolifération et la différenciation. La protéine se compose principalement de répétitions de trois domaines protéiques, qui peuvent également être trouvés dans la protéine d’activateur du plasminogène (type I), dans des protéines de la coagulation sanguine (type II), des récepteurs de surface cellulaire et des protéines de la matrice extracellulaire (type III).

De plus, il existe des hypothèses que les introns déjà dans les derniers ancêtres communs et universels ( Dernier ancêtre commun universel , un organisme à partir duquel les trois riches bactéries, archées et eucaryotes ont déjà développé) aurait déjà pu exister. Ce Intron-préoccupant -Le chypothèse est soutenue par la découverte de différents introns dans les génomes des mitochondries, des archaea et des virus. Selon cette théorie, les bactéries doivent avoir perdu ses introns, ce qui pourrait s’expliquer en optimisant le génome pour une prolifération rapide et une courte génération.
En revanche, au moins certaines des introns de cette théorie ne semblent pas correspondre, car elles se sont probablement développées à partir d’autres séquences précurseurs. En conséquence, il n’y a peut-être pas eu «intron original» (à partir de laquelle tous les introns d’aujourd’hui ont émergé), mais plutôt plusieurs séquences comme ancêtres pour les introns connus aujourd’hui. Ainsi, les introns ne seraient pas monophylétiques, mais correspondraient très probablement à un groupe polyphylétique. Cette connexion est dans le Intron-résistant -Chypothesis formulé.

• James E. Darnell, Harvey Lodish, David Baltimore: Biologie des cellules moléculaires . de Gruyter, Berlin U. 1993, ISBN 3-11-011934-X (4e édition. Harvey Lodish: Biologie des cellules moléculaires. Spectrum Akademischer Verlag, Heidelberg et 2001, ISBN 3-8274-1077-0).
• Benjamin Lewin: Biologie moléculaire des gènes . Spectrum Akademischer Verlag, Heidelberg et 1998, ISBN 3-8274-0234-4.
• William S. Klug, Michael R. Cummings, Charlotte A. Spencer: Génétique. 8e, édition mise à jour. 2007, ISBN 978-3-8273-7247-5.

1. ↑ Louise T.Chow, James M.Roberts, James B.Lewis, Thomas R.Broker (1977): “Un arrangement de séquence incroyable aux extrémités 5 ‘de l’ADNovirus 2 Messenger RNA”. Cellule. 12 (1), 1–8. doi: 10.1016 / 0092-8674 (77) 90180-5
2. ↑ Susan M. Berget, Claire Moore, Phillip A. Sharp (1977): “Segments épissés au terminus 5 ‘de l’adénovirus 2 tardif ARNm”. Actes de l’Académie nationale des sciences des États-Unis d’Amérique. 74 (8), 3171–3175. doi: 10.1073 / pnas.74.8.3171
3. ↑ “Prix Nobel en médecine, 1993” Site officiel du comité du prix Nobel. Consulté le 28 mai 2021.
4. ↑ “Prix Nobel en chimie, 1989” Site officiel du comité du prix Nobel. Consulté le 18 juin 2010.
5. ↑ Sebastian M. Fica, Nicole Tuttle, Thaddeus Novak, Nan-Sheng Li, Jun Lu: ARN catalyse l’épissage nucléaire pré-ARNm . Dans: Nature . Groupe 503 , Non. 7475 , 14. novembre 2013, ISSN 0028-0836 , S. 229–234 , est ce que je: 10.1038 / nature12734 , PMID 24196718 , PMC 4666680 (Texte intégral gratuit) – ( Nature.com [Consulté le 5 mai 2016]).
6. ↑ Raffaella: Bêta-thalassémie . Dans: GenereViews® . Université de Washington, Seattle, Seattle (WA) 1993, PMID 20301599 ( nih.gov [Consulté le 5 avril 2020]).
7. ↑ Antonio Cao, Renzo Galanello: Bêta-thalassémie . Dans: Génétique en médecine . Groupe douzième , Non. 2 , Février 2010, ISSN 1530-0366 , S. 61–76 , est ce que je: 10.1097 / gim.0b013e3181cd68ed ( Nature.com [Consulté le 5 avril 2020]).