2) вырезание интронов (+)
3) удвоение ДНК
4) перенос белков
Сплайсосома осуществляет сплайсинг — процессинг первичного транскрипта мРНК (пре-мРНК), при котором некодирующие интроны удаляются, а экзоны соединяются в зрелую молекулу мРНК. Основу сплайсосомы составляют малые ядерные рибонуклеопротеиды (snRNP) U1, U2, U4/U6 и U5, включающие малые ядерные РНК и белки. Распознавание консервативных участков пре-мРНК — 5′-сайта сплайсинга, точки ветвления и 3′-сайта — обеспечивает точность реакции.
Каталитический процесс включает две последовательные реакции трансэтерификации. Гидроксильная группа аденозина в точке ветвления атакует 5′-границу интрона, в результате чего формируется характерная петлевая структура — лариат, содержащий необычную 2′-5′-фосфодиэфирную связь. Затем свободная 3′-гидроксильная группа первого экзона атакует 3′-сайт сплайсинга, экзоны соединяются, а интрон-лариат высвобождается и подвергается деградации.
Таким образом, сплайсосома не синтезирует ДНК и не участвует непосредственно в трансляции или переносе белков. Ее работа необходима для формирования правильной последовательности зрелой мРНК; альтернативный сплайсинг позволяет получать несколько вариантов мРНК и белковых изоформ из одного гена. Нарушения сайтов сплайсинга или компонентов сплайсосомы могут приводить к пропуску экзонов, сохранению интронов и развитию наследственных заболеваний.
| Процесс | Основной субстрат | Ключевой аппарат | Результат |
|---|---|---|---|
| Сплайсинг пре-мРНК | Первичный транскрипт мРНК с интронами и экзонами | Сплайсосома, snRNP U1, U2, U4/U6 и U5 | Удаление интронов, соединение экзонов, образование зрелой мРНК |
| Транскрипция | Матричная цепь ДНК | ДНК-зависимая РНК-полимераза и факторы транскрипции | Синтез первичного транскрипта РНК |
| Репликация | Двухцепочечная ДНК | ДНК-полимеразы, хеликаза, праймаза, лигаза | Удвоение геномной ДНК перед делением клетки |
| Трансляция | Зрелая мРНК | Рибосомы, тРНК и факторы трансляции | Синтез полипептидной цепи по последовательности кодонов |
| Транслокация белка | Синтезируемый или сформированный белок | Сигнальная последовательность, SRP, транслокон эндоплазматического ретикулума | Перенос белка через мембрану или его включение в мембрану |
| Альтернативный сплайсинг | Одна пре-мРНК с вариабельными экзонами | Сплайсосома и регуляторные факторы связывания РНК | Формирование различных мРНК и белковых изоформ одного гена |
Точность сплайсинга определяется последовательностями донорного и акцепторного сайтов, полипиримидиновым трактом и аденозином точки ветвления. В клинической генетике варианты, нарушающие эти элементы, оценивают как потенциально патогенные по характеру изменения транскрипта, включая пропуск экзона или задержку интрона. Для подтверждения дефекта применяют анализ РНК, обратную транскрипцию с последующей ПЦР и секвенирование продукта сплайсинга. Нарушенный сплайсинг может быть мишенью специфической терапии, например антисмысловых олигонуклеотидов, корректирующих включение или исключение экзона.