Exón

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání
Pri RNA zostrihu sa odstránia intróny a exóny sa spoja dokopy.

Exón je akákoľvek časť génu, ktorá kóduje časť konečnej zrelej RNA produkovanej daným génom potom, čo z neho boli vystrihnuté všetky intróny. Termín "exón" sa používa na popis DNA sekvencie v rámci génu i jej korešpondujúcej sekvencie v transkribovanej RNA. Pri zostrihu RNA sa odstraňujú intróny a exóny sa kovalentne spoja dokopy, čím vzniká zrelá mRNA. Obdobne, ako všetky gény konkrétneho organizmu tvoria genóm, celá sada exónov tvorí exóm.

História[upraviť | upraviť zdroj]

Názov "exón" pochádza zo slov "exprimovaný región" a bol poprvé použitý americkým biochemikom Walterom Gilbertom v roku 1978. Navrhol, aby sa pojem cistrón nahradil novými výrazmi - exón pre exprimované oblasti a intrón pre intragénové oblasti.[1]

Táto definícia bola pôvodne vytvorená pre transkripty kódujúce bielkoviny, ktoré pred transláciou podliehajú zostrihu. Neskôr sa k tejto definícii pridali i sekvencie odstránené z rRNA[2] a tRNA[3] a takisto na RNA molekuly majúce pôvod v rôznych častiach genómu, ktoré sa následne spájajú dokopy pri trans-splicingu.[4]

Príspevok ku genómu[upraviť | upraviť zdroj]

Aj keď jednobunkové eukaryoty ako kvasinky buď intróny nemajú, alebo ich majú len málo, opak je pravdou pre mnohobunkovce a obzvlášť pre stavovce - veľká časť ich genómu je tvorená nekódujúcou DNA. V ľudskom genóme tvoria exóny len 1,1% genómu, zatiaľ čo intróny tvoria 24% a zvyšných 75% je intergénová DNA.[5] Toto je praktickou výhodou pre zdravotníctvo využívajúce omiky, pretože sekvenovanie exómu je jednoduchšia a lacnejšia záležitosť v porovnaní so sekvenovaním celého genómu.

Priemerný gén má 5,48 exónu (pri uvážení všetkých eukaryotických génov v GenBank, v roku 2002), pričom priemerný exón kóduje 30-36 aminokyselín. Najdlhší exón v ľudskom genóme má 11 555 bp, niekoľko exónov však má len 2 bp.[6] V genóme Arabidopsis bol nájdený exón tvorený jediným nukleotidom.[7]

Štruktúra a funkcia[upraviť | upraviť zdroj]

Exóny v mRNA prekurzore (pre-mRNA). Exóny môžu obsahovať časti kódujúce aminokyseliny (červené) i neprekladané sekvencie (šedá). Intróny (tyrkysové) - časti pre-mRNA, ktoré nie sú súčastou mRNA - sú odstránené a exóny sa spoja dokopy, čím vzniká konečná zrelá mRNA. 5' a 3' konce sú označené na rozlíšenie dvoch neprekladaných oblastí (šedá).

Exóny v génoch kódujúcich proteíny obsahujú sekvencie kódujúce aminokyseliny i 5' a 3' neprekladané oblasti (UTR). Prvý exón zvyčajne zahŕňa 5'-UTR i prvú kódujúcu oblasť, ale v niektorých génoch sa nachádzajú exóny, ktoré obsahujú len oblasti 5'-UTR alebo (vzácnejšie) 3'-UTR, takže niektoré UTR môžu obsahovať intróny.[8] Niektoré nekódujúce RNA transkripty majú takisto exóny a intróny.

Zrelé mRNA pochádzajúce z jedného génu nemusia obsahovať vždy tie isté exóny, keďže z pre-mRNA môžu byť vystrihnuté rôzne intróny pri alternatívnom zostrihu.

Exonizácia je tvorba nového exóny vo výsledku mutácii v intrónoch.[9]

Experimentálne prístupy využívajúce exóny[upraviť | upraviť zdroj]

Záchyt exónov alebo záchyt génov je molekulárne biologická technika, ktorá využíva existenciu intrón-exónového zostrihu na hľadanie nových génov.[10] Prvý exón "zachyteného" génu sa pri zostrihu spojí s exónom v pridanej DNA. Tento nový exón v pridanej DNA obsahuje ORF pre reportérový gén, ktorý následne môže byť exprimovaný použitím enhancerov. Ak sa tento gén exprimuje, je jasné, že došlo k záchytu nového génu.

Zostrih môže byť experimentálne upravený tak, aby boli zvolené exóny vynechané zo zrelého mRNA transkriptu. Toto je možné dosiahnuť blokovaním prístupu malých nukleárnych ribonukleoproteínovýc častíc (snRNPs, z anglického "small nuclear ribonucleoprotein particles"), ktoré riadia zostrih, k pre-mRNA použitím morfolíno oligomérov.[11] Toto je bežnou technikou využívanou vo vývojovej biológii. Morfolíno oligoméry sa tiež dajú využiť aby zabránili prístupu molekulám, ktoré regulujú zostrih (napr. enhancery či supresory zostrihu), viazať sa na pre-mRNA a tak ovplyvňovať zostrih.

Pozri aj[upraviť | upraviť zdroj]

Zdroj[upraviť | upraviť zdroj]

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Exon na anglickej Wikipédii.

Referencie[upraviť | upraviť zdroj]

  1. Gilbert W. Why genes in pieces?. Nature, February 1978, s. 501. DOI10.1038/271501a0. PMID 622185.
  2. Characterization of an authentic intermediate in the self-splicing process of ribosomal precursor RNA in macronuclei of Tetrahymena thermophila. Nucleic Acids Research, March 1987, s. 1905–20. DOI10.1093/nar/15.5.1905. PMID 3645543.
  3. Structure of yeast phenylalanine-tRNA genes: an intervening DNA segment within the region coding for the tRNA. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, January 1978, s. 190–4. DOI10.1073/pnas.75.1.190. PMID 343104.
  4. The transposition unit of variant surface glycoprotein gene 118 of Trypanosoma brucei. Presence of repeated elements at its border and absence of promoter-associated sequences. Journal of Molecular Biology, June 1983, s. 57–75. DOI10.1016/S0022-2836(83)80034-5. PMID 6306255.
  5. Venter J.C.. The Sequence of the Human Genome. Science, 2000, s. 1304–51. DOI10.1126/science.1058040. PMID 11181995.
  6. Distributions of exons and introns in the human genome. In Silico Biol, 2004, s. 387–93. PMID 15217358.
  7. Guo Lei, Liu Chun-Ming. A single-nucleotide exon found in Arabidopsis. Scientific Reports, 2015, s. 18087. DOI10.1038/srep18087. PMID 26657562.
  8. Introns in UTRs: Why we should stop ignoring them.. BioEssays, December 2012, s. 1025–1034. DOI10.1002/bies.201200073. PMID 23108796.
  9. Sorek R. The birth of new exons: mechanisms and evolutionary consequences. RNA, October 2007, s. 1603–8. DOI10.1261/rna.682507. PMID 17709368.
  10. Exon Trapping: a Genetic Screen to Identify Candidate Transcribed Sequences in Cloned Mammalian Genomic DNA. Proceedings of the National Academy of Sciences, 1990, s. 8995–8999. DOI10.1073/pnas.87.22.8995. PMID 2247475.
  11. Morcos PA. Achieving targeted and quantifiable alteration of mRNA splicing with Morpholino oligos. Biochemical and Biophysical Research Communications, June 2007, s. 521–7. DOI10.1016/j.bbrc.2007.04.172. PMID 17493584.