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Eukaryontische Zellen haben unterschiedliche Regionen oder Segmente in ihrer DNA und RNA. Zum Beispiel hat das menschliche Genom Gruppierungen, die als Introns und Exons in DNA- und RNA-kodierenden Sequenzen bezeichnet werden.
Introns sind Segmente, die keine spezifischen Proteine codieren, während Exons Code für Proteine. Einige Leute bezeichnen Introns als "Junk-DNA", aber der Name ist in der Molekularbiologie nicht mehr gültig, weil diese Introns einen Zweck erfüllen können und dies oft tun.
Was sind Introns und Exons?
Sie können die verschiedenen Regionen der eukaryotischen DNA und RNA in zwei Hauptkategorien einteilen: Introns und Exons.
Exons sind die kodierenden Regionen von DNA-Sequenzen, die Proteinen entsprechen. Auf der anderen Seite, Introns sind die DNA / RNA, die sich in den Zwischenräumen zwischen Exons befindet. Sie sind nicht codierend, was bedeutet, dass sie nicht zur Proteinsynthese führen, aber für die Genexpression wichtig sind.
Das genetischer Code besteht aus den Nukleotidsequenzen, die die genetische Information für einen Organismus tragen. In diesem Triplett-Code, genannt a Codondrei Nukleotide oder Basen kodieren für eine Aminosäure. Die Zellen können aus den Aminosäuren Proteine aufbauen. Obwohl es nur vier Basentypen gibt, können die Zellen 20 verschiedene Aminosäuren aus den proteinkodierenden Genen herstellen.
Wenn Sie sich den genetischen Code ansehen, bilden Exons die codierenden Regionen und Introns, die zwischen den Exons existieren. Introns werden aus der mRNA-Sequenz "gespleißt" oder "herausgeschnitten" und werden daher während des Translationsprozesses nicht in Aminosäuren übersetzt.
Warum sind Introns wichtig?
Introns schaffen zusätzliche Arbeit für die Zelle, da sie sich bei jeder Teilung replizieren und die Zellen Introns entfernen müssen, um das endgültige Messenger-RNA- (mRNA-) Produkt herzustellen. Organismen müssen Energie aufwenden, um sie loszuwerden.
Warum sind sie dort?
Introns sind wichtig für Genexpression und Regulation. Die Zelle transkribiert Introns, um Prä-mRNA zu bilden. Introns können auch die Kontrolle darüber unterstützen, wo bestimmte Gene übersetzt werden.
In menschlichen Genen sind etwa 97 Prozent der Sequenzen nicht codierend (der genaue Prozentsatz variiert je nach verwendeter Referenz), und Introns spielen eine wichtige Rolle bei der Genexpression. Die Anzahl der Introns in Ihrem Körper ist größer als die der Exons.
Wenn Forscher intronische Sequenzen künstlich entfernen, kann die Expression eines einzelnen Gens oder vieler Gene sinken. Introns können regulatorische Sequenzen aufweisen, die die Genexpression steuern.
In einigen Fällen können Introns aus den herausgeschnittenen Stücken kleine RNA-Moleküle bilden. Je nach Gen können sich auch verschiedene Bereiche der DNA / RNA von Introns zu Exons ändern. Das nennt man alternatives Spleißen und es ermöglicht, dass dieselbe DNA-Sequenz für mehrere unterschiedliche Proteine kodiert.
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Introns können sich bilden Mikro-RNA (miRNA), die dabei hilft, die Genexpression nach oben oder unten zu regulieren. Mikro-RNAs sind einzelne Stränge von RNA-Molekülen, die normalerweise etwa 22 Nukleotide aufweisen. Sie sind an der Genexpression nach der Transkription und der RNA-Stummschaltung beteiligt, die die Genexpression hemmt, sodass die Zellen keine bestimmten Proteine mehr produzieren. Eine Möglichkeit, an miRNAs zu denken, besteht darin, sich vorzustellen, dass sie geringfügige Störungen verursachen, die mRNA unterbrechen.
Wie werden Introns verarbeitet?
Während der Transkription kopiert die Zelle das zu erzeugende Gen. Prä-mRNA und schließt sowohl Introns als auch Exons ein. Die Zelle muss vor der Translation die nichtkodierenden Regionen aus der mRNA entfernen. Das RNA-Spleißen ermöglicht es der Zelle, Intronsequenzen zu entfernen und die Exons zu verbinden, um kodierende Nukleotidsequenzen zu bilden. Diese spliceosomale Wirkung erzeugt reife mRNA aus dem Intronverlust, der zur Translation fortgesetzt werden kann.
Spleißosomen, die Enzymkomplexe mit einer Kombination von RNAs und Protein sind, durchführen RNA-Spleißung in den Zellen mRNA herzustellen, die nur kodierende Sequenzen aufweist. Wenn sie die Introns nicht entfernen, kann die Zelle die falschen Proteine oder gar nichts herstellen.
Introns haben eine Markersequenz oder Spleißstelle, die ein Spleißosom erkennen kann, sodass es weiß, wo an jedem bestimmten Intron geschnitten werden muss. Dann kann das Spleißosom die Exonstücke zusammenkleben oder zusammenbinden.
Alternatives Spleißen ermöglicht es, wie bereits erwähnt, dass Zellen zwei oder mehr Formen von mRNA aus demselben Gen bilden, je nachdem, wie es gespleißt wird. Die Zellen in Menschen und anderen Organismen können verschiedene Proteine aus mRNA-Spleißen herstellen. Während alternatives Spleißenwird eine prä-mRNA auf zwei oder mehr Arten gespleißt. Durch das Spleißen entstehen verschiedene reife mRNAs, die für verschiedene Proteine kodieren.