Search Posts

Intron

Hvad ved man om funktionen af intron, dvs. de ikke-kodende sekvenser i vores gener?

Dette spørgsmål vedrører et sært  træk ved, hvordan genetisk information er organiseret i DNA hos mange organismer. Sekvensen af de baser, der udgør DNA, koder for en tilsvarende sekvens af aminosyrer, der i form af sekvenser af aminosyreenheder udgør proteinerne. 

Molekylærbiologer havde først antaget, at i et gen ville alt DNA, der koder for et protein, være kontinuerligt, og det var det, de fandt, da de først kiggede på generne af prokaryoter (bakterier og andre enkle celler). 

Men da forskerne kiggede på mere komplekse (eukaryote) celler, fandt de imidlertid, at det kodende DNA typisk er diskontinuerligt: ​​strækninger af kodende DNA (kaldet exoner) er blandet med lange strækninger af ikke-kodende DNA (kaldet introner). Efter at DNA'et er blevet transkriberet til en streng af RNA – men før RNA'et oversættes til protein – bliver intronerne redigeret bort.

Det er almindeligt antaget, at introner er rester af genetiske sekvenser, der engang tjente som afstandsstykker mellem de DNA-strækninger, der kodede for specifikke, forholdsvis simple proteiner. Under udviklingen af  komplekse proteiner kan regioner i den genetiske kode (kendt som domæner) være blevet blandet og samlet sammen for at frembringe nye sekvenser, der koder for nye proteinkonstruktioner, der blev anvendt til nye funktioner. Denne hypotese er baseret på den observation, at de relative positioner af introner i gener forbliver stort set ens i organismer, der er så forskellige som bananfluen (Drosophila melanogaster), Caenorhabditis elegans (en meget studeret nematode), mus og mennesker.

Nogle forskere har foreslået, at introner tjener som en mekanisme, der selekterer for gener, der vil blive aflæst og udtrykt tidligt (snarere end sent) under udviklingen af et individ. Denne ide er ikke baseret på omfattende eksperimenter, og dens plausibilitet er derfor usikker."

Spørgsmålet om intronernes funktion blev aktuelt straks efter deres opdagelse i 1977. Hvad er intronernes rolle? Hvorfor er de her i vores gener? Forskerne har stadig ikke det endelige svar.

Der er mindst fem forskellige typer introner, nogle af dem er ribozymer, dvs. RNA-molekyler, der er katalytisk aktive, hvilket betyder at de letter visse kemiske reaktioner, og nogle af disse ribozymer kan udføre en reaktion, hvor de splejser sig selv ud af det oprindelige transkript.

Den mest almindelige type intron kaldes en spliceosomal intron eller nukleær intron, navnet kommer fra det cellulære maskineri, kendt som spliceosomet, som er ansvarlig for splejsning og som sikrer, at de genetiske sekvenser i introner ikke bliver oversat til junkproteiner. Denne type intron er den type, der findes i de nukleare gener hos mennesker.

Generelt er nukleare introner udbredt i komplekse eukaryoter, dvs.  højere organismer. Enkelte prokaryoter og eukaryoter (såsom svampe og protozoer) mangler dem. I komplekse flercellede organismer (såsom planter og hvirveldyr) er introner ca. 10 gange længere end exoner, som er de aktive, kodende dele af genomet. Sekvensen og længden af introner varierer hurtigt i løbet af evolutionær tid.

Intron-områderne har undertiden identificerbare funktioner. Forskere har fundet klare eksempler på "funktionelle nukleare introner", der kan rumme sekvenser, der er vigtige for ekspressionen af  det gen, som intronen ligger på. Denne funktion er imidlertid ikke et generelt træk ved introner, da flere gener, der mangler introner, udtrykker sig normalt (f.eks. histoner og olfaktoriske receptorgener for lugtesansen). Der er også tilfælde, hvor introner indeholder gener for "small nuklear RNA", hvilket er vigtigt for oversættelsen af messenger-RNA (mRNA), som er et mellemled mellem DNA og proteiner.

Nukleare introner kan også være vigtige i en proces, som kaldes alternativ splejsning (alternative splicing), som kan producere flere typer messenger RNA ud fra et enkelt gen. Selv om disse eksempler viser en konstruktiv rolle for nogle introner, kan disse eksempler ikke forklare, hvorfor introner er så allestedsnærværende i vores gener.

I 1978 opfandt Walter Gilbert fra Harvard udtrykkene"exon" og "intron", og i den forbindelse foreslog han, at introner kunne fremskynde evolutionen ved at fremme genetiske rekombinationer mellem exoner. Denne proces (som han kaldte 'exon shuffling') ville være direkte forbundet med dannelsen af nye gener.

Introner har ud fra dette perspektiv et vigtigt  formål, idet de tjener som hotspots ved rekombination og dermed dannelsen af nye kombinationer af exoner.

Med andre ord er de i vores gener, fordi de er blevet brugt under evolutionen som en hurtigere vej til at samle (bygge) nye gener.

Ideen om exon shuffling er blevet understøttet af data fra forskellige eksperimentelle tilgange.

bionyt.dk/ref/12461.asp

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *


CAPTCHA Image
Reload Image