SPLICING (GENETICA): IN COSA CONSISTE, TIPI - BIOLOGIA - 2025

Lo splicing o processo di RNA splicing, è un fenomeno che si verifica negli organismi eucariotici dopo la trascrizione del DNA in RNA e comporta la rimozione degli introni di un gene, trattenendo gli esoni. È considerato essenziale nell'espressione genica.

Avviene attraverso eventi di eliminazione del legame fosfodiestere tra esoni e introni e successiva unione del legame tra esoni. Lo splicing si verifica in tutti i tipi di RNA, tuttavia è più rilevante nella molecola di RNA messaggero. Può anche verificarsi nel DNA e nelle molecole proteiche.

Fonte: di BCSteve, da Wikimedia Commons

Può essere che quando gli esoni vengono assemblati, subiscano una disposizione o qualsiasi tipo di modifica. Questo evento è noto come splicing alternativo e ha importanti conseguenze biologiche.

In cosa consiste?

Un gene è una sequenza di DNA con le informazioni necessarie per esprimere un fenotipo. Il concetto di gene non è strettamente limitato alle sequenze di DNA espresse come proteine.

Il "dogma" centrale della biologia implica il processo di trascrizione del DNA in una molecola intermedia, l'RNA messaggero. Questo a sua volta si traduce in proteine ​​con l'aiuto dei ribosomi.

Tuttavia, negli organismi eucarioti queste lunghe sequenze geniche sono interrotte da un tipo di sequenza che non è necessaria per il gene in questione: gli introni. Affinché l'RNA messaggero possa essere tradotto in modo efficiente, questi introni devono essere rimossi.

Lo splicing dell'RNA è un meccanismo che coinvolge varie reazioni chimiche utilizzate per rimuovere elementi che interrompono la sequenza di un determinato gene. Gli elementi conservati vengono chiamati esoni.

Dove succede?

Lo spliceosoma è un enorme complesso proteico che catalizza le fasi di giunzione. È composto da cinque tipi di piccoli RNA nucleari chiamati U1, U2, U4, U5 e U6, oltre a una serie di proteine.

Si ipotizza che lo splicing prenda parte al ripiegamento del pre-mRNA per allinearlo correttamente con le due regioni in cui avverrà il processo di splicing.

Questo complesso è in grado di riconoscere la sequenza di consenso che la maggior parte degli introni ha vicino alle estremità 5 'e 3'. Va notato che nei Metazoi sono stati trovati geni che non hanno queste sequenze e utilizzano un altro gruppo di piccoli RNA nucleari per il loro riconoscimento.

tipi

In letteratura, il termine splicing viene solitamente applicato al processo che coinvolge l'RNA messaggero. Tuttavia, ci sono diversi processi di splicing che si verificano in altre importanti biomolecole.

Le proteine ​​possono anche subire splicing, in questo caso si tratta di una sequenza di amminoacidi che viene rimossa dalla molecola.

Il frammento rimosso è chiamato "intein". Questo processo avviene naturalmente negli organismi. La biologia molecolare è riuscita a creare varie tecniche utilizzando questo principio che coinvolgono la manipolazione delle proteine.

Allo stesso modo, lo splicing avviene anche a livello di DNA. Pertanto, due molecole di DNA precedentemente separate possono essere unite per mezzo di legami covalenti.

Tipi di splicing dell'RNA

D'altra parte, a seconda del tipo di RNA, esistono diverse strategie chimiche in cui il gene può sbarazzarsi degli introni. In particolare lo splicing del pre-mRNA è un processo complicato, poiché comporta una serie di passaggi catalizzati dallo spliceosoma. Chimicamente, il processo avviene per reazioni di transesterificazione.

Nel lievito, ad esempio, il processo inizia con la scissione della regione 5 'nel sito di riconoscimento, il "loop" introne-esone si forma attraverso un legame fosfodiestere 2'-5'. Il processo continua con la formazione di un gap nella regione 3 'e infine avviene l'unione dei due esoni.

Alcuni degli introni che interrompono i geni nucleari e mitocondriali possono essere uniti senza la necessità di enzimi o energia, ma piuttosto attraverso reazioni di transesterificazione. Questo fenomeno è stato osservato nell'organismo Tetrahymena thermophila.

Al contrario, la maggior parte dei geni nucleari appartiene al gruppo di introni che necessitano di macchinari per catalizzare il processo di rimozione.

Giunzione alternativa

Negli esseri umani è stato riportato che ci sono circa 90.000 proteine ​​diverse e in precedenza si pensava che dovesse esserci un numero identico di geni.

Con l'arrivo di nuove tecnologie e il progetto sul genoma umano, si è concluso che possediamo solo circa 25.000 geni. Allora come è possibile che abbiamo così tante proteine?

Gli esoni potrebbero non essere assemblati nello stesso ordine in cui sono stati trascritti in RNA, ma possono essere organizzati stabilendo nuove combinazioni. Questo fenomeno è noto come splicing alternativo. Per questo motivo un singolo gene trascritto può produrre più di un tipo di proteina.

Questa incongruenza tra il numero di proteine ​​e il numero di geni è stata chiarita nel 1978 dal ricercatore Gilbert, lasciando dietro di sé il concetto tradizionale di "per un gene c'è una proteina".

Fonte: Istituto nazionale di ricerca sul genoma umano (http://www.genome.gov/Images/EdKit/bio2j_large.gif), tramite Wikimedia Commons

Caratteristiche

Per Kelemen et al. (2013) "una delle funzioni di questo evento è aumentare la diversità degli RNA messaggeri, oltre a regolare le relazioni tra proteine, tra proteine ​​e acidi nucleici e tra proteine ​​e membrane".

Secondo questi autori "lo splicing alternativo è responsabile della regolazione della posizione delle proteine, delle loro proprietà enzimatiche e della loro interazione con i ligandi". È stato anche correlato ai processi di differenziazione cellulare e allo sviluppo degli organismi.

Alla luce dell'evoluzione, sembra essere un meccanismo importante per il cambiamento, poiché è stato riscontrato che un'alta percentuale di organismi eucarioti superiori subisce eventi elevati di splicing alternativo. Oltre a svolgere un ruolo importante nella differenziazione delle specie e nell'evoluzione del genoma.

Splicing alternativo e cancro

Ci sono prove che qualsiasi errore in questi processi può portare a un funzionamento anormale della cellula, producendo gravi conseguenze per l'individuo. Tra queste potenziali patologie spicca il cancro.

Per questo motivo, lo splicing alternativo è stato proposto come un nuovo marker biologico per queste condizioni anormali nelle cellule. Allo stesso modo, se è possibile comprendere appieno le basi del meccanismo attraverso il quale si manifesta la malattia, si potrebbero proporre soluzioni per esse.

Riferimenti

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