Ответсообщение недоступно
Сплайсосома: монтажная машина генома
Когда РНК-полимераза переписывает человеческий ген, она получает вовсе не готовую инструкцию для производства белка.
Получается черновик.
Большинство наших белок-кодирующих генов разбиты на смысловые участки — экзоны, между которыми находятся интроны. Интроны необходимо вырезать, а нужные участки РНК соединить.
Этим занимается сплайсосома — одна из самых сложных молекулярных машин клетки.
И масштаб задачи огромен.
В человеческом геноме около 20 000 белок-кодирующих генов, но они содержат примерно сотни тысяч экзонов. Причём в большинстве белок-кодирующих генов есть интроны, а сами интроны часто значительно длиннее экзонов.
Есть экстремальные случаи. Ген DMD, кодирующий дистрофин, занимает около 2,2 миллиона пар оснований ДНК и содержит 79 экзонов. Подавляющая часть его первичного транскрипта в конечном счёте будет выброшена.
Сплайсосоме необходимо понять: что оставить, а что удалить.
Сама машина тоже необычна. Это не один огромный белок, а динамический комплекс из пяти малых ядерных РНК — U1, U2, U4, U5 и U6 — и более сотни связанных белков.
Причём сплайсосома не существует постоянно в полностью собранном виде.
Она собирается непосредственно на молекуле РНК.
Сначала компоненты распознают границы интрона. Затем к ним присоединяются новые комплексы. Машина многократно перестраивается, сближает два удалённых участка РНК, вырезает интрон и сшивает соседние экзоны.
Удалённый интрон при этом образует характерную петлю — лариэт, буквально молекулярное «лассо».
Но самое интересное начинается, когда клетка понимает, что экзоны необязательно соединять всегда одинаково.
Это называется альтернативным сплайсингом.
Один и тот же ген можно смонтировать несколькими способами: один экзон оставить, другой пропустить, выбрать другую границу. В результате один участок ДНК способен давать несколько вариантов РНК, а часто и несколько вариантов белка.
По оценкам, более 90% человеческих генов с несколькими экзонами подвергаются альтернативному сплайсингу.
Особенно активно этот механизм используется в мозге, где клеткам требуется огромное разнообразие белковых вариантов.
Но за такую гибкость приходится платить.
Ошибка всего в одном месте сплайсинга может изменить всю инструкцию. Нарушения сплайсинга связаны с наследственными заболеваниями, нейродегенерацией и раком. Например, при спинальной мышечной атрофии критическую роль играет неправильная обработка РНК гена SMN2 — и современные лекарства уже умеют целенаправленно изменять его сплайсинг.
Получается, ген — это не всегда готовое предложение.
Скорее это исходный материал для монтажа.
РНК-полимераза делает черновую запись. Сплайсосома решает, какие фрагменты соединить. И только после этого рибосома получает инструкцию.
Поэтому между “ген записан” и “белок создан” существует ещё один уровень управления: клетка может редактировать сам текст перед тем, как его прочитать.