Belangrijke berichten vereisen nauwkeurige transmissie. Grote genen zijn bijzonder uitdagend omdat ze te combineren vele codering segmenten (exonen) die liggen tussen de lange stukken van de niet-coderende elementen (introns).
Tijdens de verwerking, worden introns geknipt uit en exonen geplakt samen om een sjabloon voor eiwitten genaamd messenger RNA (mRNA) te vormen. Fouten in RNA verwerking kan de expressie van een functioneel eiwit of, erger nog te verminderen, produceren een abnormaal eiwit dat interfereert met de normale cel gedrag. Maar hoe een cel moleculaire machinerie lange intronen elimineert zonder het maken van fouten is verbaasd wetenschappers al jaren.
Nu, onderzoekers aan de Carnegie Mellon University hebben ontdekt dat een nieuw mechanisme, de zogenaamde recursieve splicing, lange intronen verwijderd door gestaag paring ze neer op een voorspelbare manier en de toetreding tot de overige exonen. De bevindingen zijn gepubliceerd deze zomer in Genetics . Dit proces, dat de onderzoekers ontdekt in de fruitvlieg Drosophila, is bewaard gebleven dan tientallen miljoenen jaren evolutie van insecten en ook lijkt waarschijnlijk optreden bij de mens, aldus de onderzoekers.
"Hoewel sommige wetenschappers hebben het vermoeden dat grote intronen niet zou worden verwijderd in een stuk door middel van rechtstreekse splicing, niemand had aangegeven hoe dit kon gebeuren. Nu hebben we een manier geïdentificeerd", aldus Antonio Javier Lopez-, hoogleraar biologische wetenschappen aan de Carnegie Mellon . Uiteindelijk kon recursieve splicing verantwoordelijk zijn voor tegenwerken moleculaire ongelukken in de uitdrukking van de grote menselijke genen geassocieerd met ziekten zoals spierdystrofie, cystic fibrosis en kanker.
"Wij vonden dat veel grote intronen worden verwijderd door meerdere recursieve splicing stappen," aldus Lopez. "Deze stappen betrekking hebben op de sequentiële excisie van kleinere subfragmenten. Ons werk geeft ook aan dat de meeste recursieve splicing gebeurtenissen geen aanwijzingen in de uiteindelijke mRNA te verlaten. Dit is de reden waarom ze niet zijn gevonden voor nu."
Deze niet eerder ontdekte gebeurtenissen kunnen grote gevolgen hebben voor het voorspellen van wat een gen en voor het bestuderen van gen-expressie, mutatie en evolutie, aldus Lopez.
Moet bijvoorbeeld recursieve splicing nu rekening worden gehouden bij de beoordeling mutaties die genexpressie verstoren en produceren een disfunctionele of niet-functioneel eiwit.
"De huidige gegevens wijzen erop dat minstens 15 procent van ziekte-veroorzakende mutaties optreden bij standaard signalen waar intron verhuizing plaatsvindt door middel van directe splitsen. Mutaties op recursieve splice sites kunnen extra ziekten veroorzaken, maar tot nu toe hebben we niet gekeken voor hen."
Kennis van de recursieve splicing ook zal helpen de onderzoekers te voorspellen structuren van genen die grote intervallen van DNA-span, Lopez gezegd.
Recursieve splicing is gebaseerd op de ongewone activiteit van een ratchetting punt, een patroon van chemische groepen (nucleotiden) eerder ontdekte in het genoom van Lopez. Het ene uiteinde van een ratchetting punt bevat een sequentie van nucleotiden vergelijkbaar met het signaal normaal in het begin van een intron. Dit signaal wordt afgewisseld met een andere volgorde zoals die normaal gesproken aan het einde van een intron. Zo'n unieke koppeling kan een ratchetting point sequentieel functioneren als een acceptor voor het lassen met een upstream exon en vervolgens als een donor voor het lassen aan de volgende stroomafwaarts ratchetting punt of exon. Als het proces gaat van ratchetting wijzen op ratchetting punt, kleine handtekening lussen van RNA genaamd lasso's worden vrijgegeven van het intron. Herhaald en meer, recursieve splicing bindt uiteindelijk, of ligates, twee verre exonen.