Ang paghahati ay kumakatawan sa isang kritikal na proseso sa panahon ng pag-transcription sa nucleus ng eukaryotes, kung saan ang matanda na mRNA ay lumalabas mula sa pre-mRNA. Sa prosesong ito, ang mga intron na mayroon pa rin sa pre-mRNA pagkatapos ng transcription ay tinanggal, at ang natitirang mga exon ay pinagsama upang mabuo ang pangwakas na mRNA.
Ano ang splicing?
Ang unang hakbang sa gene expression ay tinatawag na salin. Sa prosesong ito, ang RNA ay na-synthesize, gamit ang DNA bilang template nito. Ang gitnang dogma ng molekular biology ay ang daloy ng impormasyong genetiko ay mula sa DNA ng nagdadala ng impormasyon sa RNA patungong protina. Ang unang hakbang sa gene ekspresyon ay salin. Sa prosesong ito, ang RNA ay na-synthesize, gamit ang DNA bilang isang template. Ang DNA ay ang nagdadala ng impormasyong genetiko, na nakaimbak doon sa tulong ng isang code na binubuo ng apat bases adenine, thymine, guanine at cytosine. Sa panahon ng transkripsyon, binabasa ng kumplikadong RNA polymerase protein ang pangunahing pagkakasunud-sunod ng DNA at gumagawa ng kaukulang "pre-messenger RNA" (pre-mRNA para sa maikling salita). Sa prosesong ito, ang uracil ay palaging naipapasok sa halip na thymine. Ang mga gene ay binubuo ng mga exon at intron. Ang mga Exon ay ang mga bahagi ng materyal na genetiko na talagang naka-encode ng impormasyong genetiko. Ang introns, sa kabilang banda, ay kumakatawan sa mga seksyon na hindi naka-coding sa loob ng a gene. Ang mga gen na nakaimbak sa DNA sa gayon ay sinasalansan ng mahabang mga segment na hindi tumutugma amino acids sa susunod na protina at hindi magbigay ng kontribusyon sa pagsasalin. Ang isang gene ay maaaring magkaroon ng hanggang sa 60 intron, na may haba sa pagitan ng 35 at 100,000 nucleotides. Sa average, ang mga intron na ito ay sampung beses na mas mahaba kaysa sa mga exon. Ang pre-mRNA na nabuo sa unang hakbang ng transcription, na madalas ding tinukoy bilang immature mRNA, ay naglalaman pa rin ng parehong mga exon at intron. Dito nagsisimula ang proseso ng paghahati. Ang mga intron ay dapat na alisin mula sa pre-mRNA at ang natitirang mga exon ay dapat na maiugnay nang magkasama. Pagkatapos lamang maiiwan ng matandang mRNA ang nucleus at simulan ang pagsasalin. Ang paghahati ay halos isinasagawa sa tulong ng spliceosome. Binubuo ito ng limang snRNPs (maliit na mga particle ng nuklear na ribonucleoprotein). Ang bawat isa sa mga snRNP na ito ay binubuo ng isang snRNA at proteins. Ang ilan pa proteins na hindi bahagi ng snRNPs ay bahagi rin ng spliceosome. Ang mga spliceosome ay nahahati sa pangunahing at menor de edad na spliceosome. Ang mga pangunahing proseso ng spliceosome ay higit sa 95% ng lahat ng mga intron ng tao, at ang menor de edad na spliceosome ay pangunahing humahawak sa mga intron ng ATAC. Para sa pagpapaliwanag sa splicing, sina Richard John Roberts at Phillip A. Sharp ay ginawaran ng Nobel Prize in Medicine noong 1993. Para sa kanilang pagsasaliksik sa alternatibong splicing at catalytic action ng RNA, natanggap nina Thomas R. Cech at Sidney Altman ang Nobel Prize in Chemistry noong 1989 .
Pag-andar at gawain
Sa proseso ng splicing, ang spliceosome ay bumubuo muli bawat oras mula sa mga indibidwal na bahagi. Sa mga mammal, ang snRNP U1 ay unang nakakabit sa 5'-splice site at pinasimulan ang pagbuo ng natitirang spliceosome. Ang snRNP U2 ay nagbubuklod sa sumasanga na lugar ng intron. Kasunod nito, nagbubuklod din ang tri-snRNP. Ang spliceosome ay nagsasalin ng splicing reaksyon ng dalawang sunud-sunod na transesterification. Sa unang bahagi ng reaksyon, an oksiheno atomo mula sa pangkat na 2'-OH ng an adenosine mula sa pag-atake ng “branch point series” (BPS) a posporus atomo ng isang phosphodiester bond sa 5'-splice site. Inilalabas nito ang 5'-exon at ang intron ay nagpapalipat-lipat. Ang oksiheno atomo ng libreng 3'-OH na pangkat ngayon ng 5'-exon ay nagbubuklod sa 3'-splice site, na kumokonekta sa dalawang exon at naglalabas ng intron. Ang intron ay dahil doon ay dinala sa isang hugis-schligen na pagsang-ayon, na tinatawag na lariat, na kung saan ay pagkatapos ay napapahamak. Sa kaibahan, ang mga spliceosome ay walang papel sa autocatalytic splicing (self-splicing). Dito, ang mga intron ay ibinukod mula sa pagsasalin ng pangalawang istraktura ng RNA mismo. Ang enzymatic splicing ng tRNA (transfer RNA) ay nangyayari sa eukaryotes at archeae, ngunit hindi sa bakterya. Ang proseso ng paghahati ay dapat maganap na may matinding katumpakan nang eksakto sa hangganan ng exon-intron, dahil ang isang paglihis sa pamamagitan lamang ng isang solong nucleotide ay mamuno sa maling pag-coding ng amino acids at sa gayon sa pagbuo ng ganap na magkakaiba proteins. Ang paghahati ng isang pre-mRNA ay maaaring magkakaiba dahil sa mga impluwensyang pangkapaligiran o uri ng tisyu. Nangangahulugan ito na ang iba't ibang mga protina ay maaaring mabuo mula sa parehong pagkakasunud-sunod ng DNA at sa gayon ang parehong pre-mRNA. Ang prosesong ito ay tinatawag na alternatibong paghahati. Ang isang cell ng tao ay naglalaman ng humigit-kumulang 20,000 mga gene, ngunit may kakayahang bumuo ng daang libong mga protina dahil sa alternatibong paghahati. Halos 30% ng lahat ng mga gen ng tao ang nagpapakita ng alternatibong paghahati. Ang paghahati ay ginampanan ang pangunahing papel sa kurso ng ebolusyon. Ang mga exon ay madalas na naka-encode ng mga solong domain ng mga protina, na maaaring pagsamahin sa iba't ibang mga paraan. Nangangahulugan ito na ang isang malaking pagkakaiba-iba ng mga protina na may ganap na magkakaibang pag-andar ay maaaring mabuo mula sa ilang mga exon. Ang prosesong ito ay tinatawag na exon-shuffling.
Mga karamdaman at karamdaman
Ang ilang mga minana na sakit ay maaaring lumitaw sa malapit na pagkakaugnay sa splicing. Ang mga mutasyon sa mga hindi pag-coding na intron ay hindi normal mamuno sa mga depekto sa pagbuo ng protina. Gayunpaman, kung ang isang pagbago ay nangyayari sa isang bahagi ng isang intron na mahalaga para sa regulasyon ng splicing, maaari ito mamuno sa may sira na paghahati ng pre-mRNA. Ang nagresultang matanda na mRNA pagkatapos ay i-encode ang may sira o, sa pinakamasamang kaso, nakakapinsalang mga protina. Ito ang kaso, halimbawa, sa ilang mga uri ng beta-thalassemia, isang namamana anemya. Ang iba pang mga kinatawan ng mga sakit na lumitaw sa ganitong paraan ay kasama Ehlers-Danlos syndrome (EDS) uri II at utak ng kalamnan ng utak.
