RNA Splicing

00:01 Nun ist das Spleißen ein wichtiger Prozess und ich sollte betonen, dass Spleißen fast ausschließlich in Eukaryoten stattfindet.

00:08 Im gesamten prokaryontischen Reich sind nur wenige Gene bekannt, bei denen das Spleißen tatsächlich stattfindet.

00:15 Spleißen tritt bei fast allen Typen der RNA auf, die in eukaryontischen Zellen vorkommen.

00:21 Aber am häufigsten finden wir sie in der Boten-RNA.

00:24 Es findet sich in einigen tRNAs und in einigen ribosomalen RNAs aber am häufigsten finden wir es in Boten-RNAs.

00:31 Das Spleißen beinhaltet, wie ich schon sagte, die Entfernung von internen Sequenzen zu einer Prä-RNA, in diesem Fall einer Prä-mRNA.

00:39 Durch diese Entfernung von Sequenzen werden Sequenzen in der RNA gebildet, die wir Introns nennen.

00:47 Wenn man also an die ursprüngliche DNA zurückdenkt, hatte die ursprüngliche DNA eine Sequenz, die transkribiert wurde und diese DNA-Sequenz enthält Intron-Sequenzen.

00:56 Die Introns in der RNA, die produziert wurden, werden entfernt und das ist es, was auf dem auf dem Bildschirm abgebildet.

01:04 Wir sehen die Entfernung der Introns durch eine Struktur namens Spleißosom.

01:08 Und das Spleißosom, wie wir sehen werden, ist ein Komplex aus RNA und Proteinen, das diese Funktion ausübt.

01:14 Die Entfernung des Introns führt zur Produktion eines Moleküls, das wir Lariat-Struktur nennen.

01:21 Und das bedeutet eigentlich nur, dass, dieses Intron ein Ende von sich selbst mit einem anderen Teil von sich selbst verbunden hat, um eine eine Art Schleifenstruktur zu bilden, wie Sie auf dem Bild sehen, die eine Form wie ein Lasso hat.

01:32 Das Spleißosom ist ein Komplex aus beiden RNAs und Eiweiß. Die RNAs werden als snRNAs bezeichnet, denn sie entsprechen, was wir als kleine Kern-RNAs bezeichnen.

01:45 Und da die Proteinstruktur zu komplex ist, nennen wir sie kleine nukleare Ribonukleoproteine oder S-N-R-N-Ps.

01:54 Manche Leute nennen sie snrnps, obwohl das wahrscheinlich nicht gerade eine genaue Aussprache ist.

01:58 Dieses Bild veranschaulicht die chemische Art und Weise, in der dieser Prozess abläuft.

02:04 Wir können zum Beispiel die Prä-Messenger-RNA am oberen Rand sehen.

02:09 Es hat ein Exon auf der linken Seite und ein Exon auf der rechten Seite. Jetzt muss ich Ihnen sagen, was diese Begriffe sind.

02:13 Die Exons sind die Teile, die beim im Spleißprozess zusammengefügt werden.

02:19 Das Intron ist der Teil der entfernt wird.

02:21 Es ist nun sehr wichtig, dass dieser Prozess präzise abläuft, denn wenn das Spleißen ein Nukleotid oder ein anderes in die falsche Richtung verschiebt, dann wird das erhebliche Auswirkungen haben, weil es den genetischen Code beeinflussen wird, der in der mRNA enthalten ist, die gerade übersetzt wird.

02:41 Dieser Prozess muss also genau ablaufen, damit das Protein, das aus dieser mRNA hergestellt werden soll, auch richtig hergestellt wird.

02:50 Es gibt also eine Reihe von gemeinsamen Dingen, die wir in Intronsequenzen sehen, sie sind oben markiert und diese sind fast allen Introns gemein.

03:00 Am 5. Primzahl-Ende der Intron-Sequenz sehen wir eine Folge von GU, die fast immer auftritt und wahrscheinlich hilft sie, sicherzustellen, dass die Orientierung und die Entfernung des Introns jedes Mal an der gleichen Stelle geschieht.

03:16 Am 3-Prime-Ende des Introns sehen wir eine Sequenz von AG und das geschieht fast immer, auch wenn diese innerhalb von Introns auftritt.

03:24 Dann, etwa 30 Nukleotide oder so vor dieser AG, gibt es eine Sequenz, die ein A, wie Sie hier sehen können, enthält und dass A ist normalerweise an eine Sequenz von Pyrimidinen, die in dieser Abbildung nicht dargestellt sind, bei diesem Spleißprozess gebunden.

03:42 Was passiert, ist dass A, das Sie auf dem Bild sehen, einen nukleophilen Angriff auf das G am 5. Primzahl-Ende des Introns macht.

03:51 Dieser nucleophile Angriff führt zu einer kovalenten Bindung zwischen das G und das A, wie Sie hier sehen können, und so wurde begonnen, das Intron zu bilden.

04:02 Die Struktur wird aufgelöst, wenn die Verbindung des Exons auf der linken Seite mit dem Exon auf der rechten Seite stattfindet.

04:11 Das Ergebnis ist das Durchtrennen der Bindung zwischen dem G auf der rechten Seite und dem Exon.

04:19 Das Ergebnis ist die Entfernung der Lariatstruktur, die Sie sehen können und die Produktion der gespleißten Boten-RNA hier.

04:28 Nun helfen gemeinsame Intron-Sequenzen bei der Orientierung und machen diesen Prozess möglich.

04:31 Ohne diese gemeinsamen Intron-Sequenzen wüsste die Zelle nicht, wo sie den Schnitt machen soll.

04:37 Eine andere Sache, die ich bei der Lariatstruktur nicht bemerkt habe, ist, dass sie eine ungewöhnliche Bindung enthält.

04:45 Sie erinnern sich an die Struktur der Nukleinsäure, dass die Nukleotide miteinander in einer Ausrichtung von 5 Primzahlen zu 3 Primzahlen verbunden sind, dass das 3 primäres Ende eines Nukleotids kovalent an die 5 Primzahlstruktur das nächste gebunden ist.

05:03 Diese 5 prime 3 prime, 5 prime 3 prime wird durch eine RNA und eine DNA hindurchgetragen.

05:08 Aber diese Bindung hier ist insofern ungewöhnlich, dass anstatt einem 5 Primzahl-3 Primzahl-Bindung, sie eine 5 Primzahl-2 Primzahl-Bindung hat.

05:17 Und das liegt daran, dass das 2-Hydroxyl verfügbar ist und das macht den nukleophiler Angriff möglich, den ich erwähnt habe.

05:23 Das ist eine ungewöhnliche Struktur. Dies ist der einzige Ort in der Biologie, an dem sie vorkommt.

05:28 Der herausgeschnittene Intron kommt wie ich schon sagte, als Lariat heraus, und dieses Lariat kann auch für andere Dinge verwendet werden.

05:37 In einigen wenigen Fällen enthält das Lariat selbst ein anderes Gen, was eher ungewöhnlich ist.

05:41 Oder das Lariat kann einfach abgebaut werden und die Basis wird innerhalb dieser Struktur verwendet.

05:47 Diese Abbildung zeigt nun die Verbindung der snRNPs an die Intonation, die das Zustandekommen dieses Prozesses ermöglicht.

05:54 Sie können in diesem Prozess sehen, dass U1 zuerst hinzugefügt wird, U2 wird als zweites hinzugefügt und dann der Komplex aus U4, U5 und U6 werden als Drittes hinzugefügt.

06:05 Wir werden uns diese individuelle Struktur nicht aus der Nähe anschauen, aber was ich sagen will, ist, dass eine sehr präzise und spezifische Struktur geschaffen wird, die als Spleißosom bekannt ist.

06:15 Das Spleißosom wird von einigen Leuten mit dem Ribosom in dem Sinne verglichen, dass sie beide Proteine enthalten und beide enthalten RNAs und beide erfüllen Funktionen auf einer RNA aus.

06:25 Nun, dieses hier führt keine Übersetzung durch. Aber dieses hier schneidet Introns heraus.

06:31 Die snRNPs und die snRNAs, die sie enthalten, scheinen eine sehr wichtige Rolle bei der Ausrichtung der A zu spielen, das den nukleophilen Angriff auf das G in der richtigen Ausrichtung ermöglicht.

06:46 Wenn diese Ausrichtung also einmal festgelegt ist, dann kann die Exzision des Introns und die Bildung einer Lariatstruktur tatsächlich stattfinden.

06:53 Es gibt also eine Reihe von aufeinanderfolgenden von Ereignissen, die in diesem Prozess passieren.

06:59 Nachdem sich die Struktur gebildet hat, sehen wir die Entfernung des Paares der snRNPs, der U4, der U1 zum Beispiel und dann die Freisetzung der anderen und schließlich die gespleißte Boten-RNA zusammen mit einer Lariatstruktur.