Splicing
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Il termine splicing (saldatura) indica, nella lingua inglese, uno dei processi, insieme al capping e alla poliadenilazione, di maturazione del trascritto primario dei geni discontinui.
La maggior parte dei geni eucariotici conta regioni presenti nel mRNA maturo (esoni) e altre non presenti (introni). Alcuni introni sono presenti anche nei geni degli archeobatteri, mentre sono assenti in quelli degli eubatteri. Dopo la trascrizione da parte della RNA polimerasi il trascritto primario va incontro a numerose modificazioni. Prima fra tutte l’eliminazione degli introni, denominata splicing.
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[modifica] Autosplicing
Alcuni introni sono capaci di autosaldarsi, con meccanismo diverso a seconda che l’introne sia di I o di II gruppo. Lo splicing degli introni del gruppo I necessita di un nucleoside guaninico, usato come nucleofilo: il suo –OH in 3’ si lega all’estremità 5’ dell’introne con un legame fosfodiesterico 3’-5’ al primo nucleoside dell’introne. L’ossidrile in 3’ dell’esone precedente agisce da nucleofilo completando la reazione e congiungendo i due esoni.
Per gli introni del gruppo II, la reazione è simile, ma il primo nucleofilo ad agire non è un nucleoside esterno, bensì un –OH in 2’ di un residuo adenilato all’interno dell’introne.
[modifica] Splicing catalizzato
Due ulteriori classi di Introni non sono capaci di autosplicing. Il terzo gruppo di introni ha lo stesso meccanismo di formazione del cappio, tuttavia necessita di complessi di RNA e proteine chiamati Piccole Ribonucleoproteine Nucleari (small nuclear ribonucleoproteins o snRNP) contenenti sequenze di 100-200 nucleotidi chiamati snRNA. Quando il complesso si lega al trascritto primario si forma lo spliceosoma.
Una quarta classe di introni oltre al complesso dello spliceosoma necessitano di ATP e di un enzima endonucleasi.
Esiste un'ulteriore tipo catalizzato, chiamato trans-splicing che salda due esoni di trascritti primari differenti.
Queste ultime classi sono riscontrabili solo negli eucarioti.
[modifica] Riconoscimento dell’introne
Si è scoperto che gli introni iniziano sempre con i nucleotidi GU e terminano con quelli AG, sono queste le sequenze che vengono riconosciute dalle macchine molecolari che devono catalizzare la saldatura. Tuttavia si è riscontrato che all’interno della sequenza intronica queste coppie possono ripetersi, si è ipotizzato dunque che gli spliceosomi riconoscano altre sequenze contigue che tuttavia non siamo ancora riusciti ad identificare.
[modifica] Splicing alternativo
Questa ricorrenza (non straordinaria) di coppie GU e AG, segnala un’altra possibilità. Gli introni possono essere escissi in maniere diverse, è il caso della splicing alternativo.
Per fare un esempio, ammettiamo di avere tre esoni (e1, e2, e3) intercalati da due introni (iI, iII), la cellula può decidere di eliminare iI e iII dando così vita al mRNA e1-e2-e3, oppure può eliminare iI e iII assieme all’esone centrale e2, formando così l’mRNA e1-e3. Ciò porterà alla traduzione di due proteine diverse. Ad esempio: se l’mRNA e1-e2-e3 codifica un recettore di membrana, dove e2 codifica la parte idrofobica del polipeptide transmembrana, l’mRNA e1-e3 codificherà una proteina simile alla prima ma incapace di fissarsi alla membrana. Se l’esone e3 contiene la sequenza che codifica la parte di proteina complementare ad un ormone, entrambe le proteine lo legheranno ma la prima agirà da recettore, la seconda, libera nell’ambiente extracellulare, da inibitore ormonale (perché sottrarrà ai recettori l’ormone), quindi in modi completamente opposti.
Si conta che ogni gene umano dia vita, in media, a 4 proteine diverse. Questo meccanismo di saldatura alternativa spiega, in parte, perché negli organismi superiori non ci sia un rapporto lineare tra numero di geni e complessità dell’organismo (=numero di proteine), che dipende anche dalla capacità di utilizzare più o meno diffusamente il meccanismo dello splicing alternativo.
[modifica] Errori nello splicing
Mutazioni negli introni o negli esoni possono rendere impossibile la saldatura e ciò comporta un'alterazione nella sintesi proteica.
Errori comuni:
- Mutazione di un sito di saldatura e conseguente perdita della funzione del sito. Si traduce nella comparsa prematura di un codone di stop sull'esone, nella perdita di un esone, o nell'inclusione di un introne nell'RNA maturo.
- Mutazione di un sito di saldatura che ne riduce la specificità. Può causate lo spostamento del sito di saldatura, e dunque l'inserimento o la delezione di alcuni amminoacidi, o più frequentemente, la perdita del quadro di lettura.
- Transposizione di un sito di saldatura. Verranno incluse nell'RNA maturo più o meno basi rispetto alla norma. Gli esoni risulteranno, dunque, più corti o più lunghi.
