Pre-mRNA Splicing
Eukaryote genen zijn opgebouwd uit exonen, die overeenkomen met eiwitcoderende sequenties (ex-on betekent dat ze tot expressie worden gebracht), en tussenliggende sequenties die introns worden genoemd (int-ron geeft hun tussenliggende rol aan), die betrokken kunnen zijn bij de genregulatie maar tijdens de verwerking uit het pre-mRNA worden verwijderd (figuur 2). Intronsequenties in mRNA coderen niet voor functionele eiwitten.
De ontdekking van intronen kwam in de jaren zeventig als een verrassing voor onderzoekers, die verwachtten dat pre-mRNA’s eiwitsequenties zouden specificeren zonder verdere bewerking, zoals ze hadden waargenomen bij prokaryoten. De genen van hogere eukaryoten bevatten zeer vaak een of meer intronen. Deze gebieden kunnen overeenkomen met regulerende sequenties; de biologische betekenis van het hebben van veel introns of van zeer lange introns in een gen is echter onduidelijk. Het is mogelijk dat introns de genexpressie vertragen omdat het langer duurt om pre-mRNAs met veel introns te transcriberen. Een andere mogelijkheid is dat introns niet-functionele sequentie-restanten zijn die zijn overgebleven van de fusie van oude genen gedurende de evolutie. Dit wordt ondersteund door het feit dat afzonderlijke exonen vaak coderen voor afzonderlijke proteïnesubunits of -domeinen. Voor het grootste deel kunnen de sequenties van introns worden gemuteerd zonder dat dit uiteindelijk invloed heeft op het eiwitprodukt.
Alle introns van een pre-mRNA moeten volledig en precies worden verwijderd vóór de eiwitsynthese. Als het proces ook maar een enkele nucleotide fout is, zal het leeskader van de samengevoegde exonen verschuiven, en het resulterende eiwit zal disfunctioneel zijn. Het proces waarbij intronen worden verwijderd en exonen weer aan elkaar worden gekoppeld, wordt “splicing” genoemd (figuur 2 en 3). Introns worden verwijderd en afgebroken terwijl het pre-mRNA zich nog in de kern bevindt. Splicing gebeurt door middel van een sequentiespecifiek mechanisme dat ervoor zorgt dat introns worden verwijderd en exons weer worden samengevoegd met de nauwkeurigheid en precisie van een enkele nucleotide. Het splitsen van pre-mRNA’s wordt uitgevoerd door complexen van eiwitten en RNA-moleculen die spliceosomen worden genoemd (figuur 3).
Merk op dat er meer dan 70 afzonderlijke intronen aanwezig kunnen zijn, en dat elk daarvan het splitsproces moet ondergaan – naast 5′ aftopping en de toevoeging van een poly-A-staart – alleen al om een enkele, vertaalbare mRNA-molecule te genereren.