ما هو الإكسون والإنترون؟
الإنترونات والإكسونات هي سلاسل نيوكليوتيدية داخل الجين، حيث تتم إزالة الإنترونات عن طريق تضفير الحمض النووي الريبي (RNA) عندما ينضج الحمض النووي الريبي، مما يعني أنه لا يتم التعبير عنها في منتج الرنا المرسال النهائي (mRNA) بينما تستمر الإكسونات في الارتباط تساهميًا مع بعضها البعض من أجل تكوين مرنا ناضج.
يمكن اعتبار الإنترونات كتسلسلات متداخلة والإكسونات كتسلسلات معبرة، وهناك ما معدله 8.8 اكسون و 7.8 انترون لكل جين بشري.
مفهوم إكسونز:
الإكسونات هي سلاسل نيوكليوتيدية في الدنا والحمض النووي الريبي المحفوظة في تكوين الحمض النووي الريبي الناضج، حيث تسمى العملية التي يتم من خلالها استخدام الحمض النووي كقالب لإنشاء (mRNA) بالنسخ، ثم يعمل (mRNA) جنبًا إلى جنب مع الريبوسومات ونقل الحمض النووي الريبي (tRNA) وكلاهما موجود في السيتوبلازم، لإنشاء البروتينات في عملية تعرف باسم الترجمة.
تتضمن (Exons) عادةً كلاً من المناطق غير المترجمة من الرنا المرسال (5′- و3′-)، والتي تحتوي على كودونات البداية والإيقاف بالإضافة إلى أي تسلسلات ترميز بروتينية.
مفهوم الإنترونات:
الإنترونات هي متواليات نيوكليوتيد في (DNA وRNA) لا ترمز مباشرة للبروتينات، وتتم إزالتها أثناء مرحلة النضج RNA (pre-mRNA) من (mRNA) عن طريق ربط (RNA).
يمكن أن يتراوح حجم الإنترونات من 10 أزواج أساسية إلى 1000 زوج من القواعد ويمكن العثور عليها في مجموعة متنوعة من الجينات التي تولد الحمض النووي الريبي في معظم الكائنات الحية بما في ذلك الفيروسات.
تم تحديد أربعة أنواع متميزة من الإنترونات:
- الإنترونات في جينات ترميز البروتين، يتم إزالتها بواسطة (spliceosomes).
- الإنترونات في جينات الحمض الريبي النووي النقال والتي يتم إزالتها بواسطة البروتينات.
- الإنترونات ذاتية التضفير، والتي تحفز إزالتها الخاصة من سلائف ( mRNA وtRNA وrRNA) باستخدام ( guanosine-5′-triphosphate (GTP)) أو عامل مساعد آخر للنيوكليوتيدات (المجموعة 1).
- الإنترونات ذاتية التضفير والتي لا تتطلب (GTP) لإزالة نفسها (المجموعة 2).
من الضروري إزالة الإنترونات بدقة لأن أي نيوكليوتيدات متبقية أو حذف نيوكليوتيدات إكسون قد يؤدي إلى إنتاج بروتين معيب، وذلك لأن الأحماض الأمينية التي تشكل البروتينات مرتبطة ببعضها البعض بناءً على الكودونات، والتي تتكون من ثلاثة نيوكليوتيدات، وبالتالي قد تؤدي إزالة الإنترون غير الدقيقة إلى تغيير الإطارات، مما يعني أن الشفرة الجينية ستُقرأ بشكل غير صحيح.
يمكن تفسير ذلك باستخدام العبارة التالية كاستعارة للإكسون: “BOB THE BIG TAN CAT” إذا تمت إزالة (intron) قبل هذا (exon) بشكل غير دقيق بحيث لم يعد “B” موجودًا فسيصبح التسلسل غير قابل للقراءة: “OBT HEB IGT ANC AT”.
الربط في الحمض النووي الريبي:
تضفير الحمض النووي الريبي هو الطريقة التي يتم من خلالها تحويل ما قبل الرنا المرسال إلى مرنا ناضج عن طريق إزالة الإنترونات وربط الإكسونات معًا، حيث توجد عدة طرق للتضفير اعتمادًا على الكائن الحي ونوع (RNA) أو بنية (intron) ووجود المحفزات.
تمتلك الإنترونات تسلسل (GU) محفوظًا للغاية في نهايتها 5 والمعروف باسم موقع المانح وتسلسل (AG) محفوظ للغاية في نهاية 3 يسمى موقع المستقبل، إذ يتعرف مركب بروتين (RNA) الكبير (spliceosome) المكون من خمسة بروتينات ريبونية نووية صغيرة (snRNPs) على نقطتي بداية ونهاية الإنترون بفضل هذه المواقع ويحفز إزالة الإنترون وفقًا لذلك.
يشكل الجسيم الوصلي الإنترون في حلقة يمكن شقها بسهولة، ويتم توصيل الحمض النووي الريبي المتبقي على كل جانب من جوانب الإنترون، وتوجد أيضًا أنواع أخرى من (spliceosome) التي تتعرف على تسلسل (intron) غير المعتاد أو المتحور والمعروفة باسم (spliceosome) الطفيفة.
يعتبر تضفير الحمض الريبي النووي النقال نادرًا جدًا على الرغم من أنه يحدث في جميع المجالات الثلاثة الرئيسية للحياة والبكتيريا والعتائق وحقيقيات النوى، تملأ الإنزيمات المتعددة دور (snRNPs) في عملية تدريجية والتي يمكن أن تختلف بشكل كبير بين الكائنات الحية.
عادة ما توجد إنترونات التضفير الذاتي في جزيئات الحمض النووي الريبي التي تهدف إلى تحفيز التفاعلات الكيميائية الحيوية الريبوزيمات، حيث يتم مهاجمة الإنترونات من المجموعة 1 في موقع لصق 5 ‘بواسطة عامل مساعد للنيوكليوتيدات، والذي قد يكون خاليًا في البيئة البيولوجية أو جزء من انترون نفسه، مما يؤدي إلى 3’OH من اكسون المجاور لتصبح محبة للنواة وبالتالي الارتباط بـ 5 ‘نهاية اكسون آخر.
بعد تشكيل انترون في حلقة يتم تقطيع الإنترونات من المجموعة 2 بطريقة مماثلة على الرغم من استخدام الأدينوزين المحدد الذي يهاجم موقع لصق 5.
الربط البديل:
يشير التضفير البديل إلى الطريقة التي يمكن من خلالها ربط مجموعات مختلفة من اكسونات معًا،مما يؤدي إلى ترميز جين واحد لبروتينات متعددة، حيث طرح والتر جيلبرت هذه الفكرة أولاً واقترح أن التباديل المختلف للإكسونات يمكن أن ينتج أشكالًا إسوية بروتينية مختلفة، وهذه بدورها سيكون لها أنشطة كيميائية وبيولوجية مختلفة.
