엑손

Exon
액손, 뉴런의 투영, 또는 엑손모빌이 판매하는 연료 브랜드인 엑손, 또는 바이러스성 단백질인 헥손과 혼동하지 않도록 한다.
다른 용도는 Exon(동음이의)을 참조하십시오.
인트론은 제거되고 엑손은 RNA 스플라이싱 과정에서 결합된다.RNA는 mRNA 또는 비코딩 RNA일 수 있음

엑손은 인트론이 RNA 스플라이싱에 의해 제거된 후 그 유전자에 의해 생성된 최종 성숙한 RNA의 일부를 형성할 유전자의 어떤 부분이다.exon이라는 용어는 유전자 내의 DNA 염기서열과 RNA 대본의 해당 염기서열 모두를 가리킨다.RNA 스플라이싱에서 인트론은 제거되고 엑손들은 성숙한 RNA를 생성하는 것의 일부로서 서로 공칭적으로 결합된다. 한 종에 대한 전체 유전자의 집합이 게놈을 구성하는 것처럼, 엑손의 집합 전체가 엑소메를 구성한다.

역사

엑손이라는 용어는 표현된 지역에서 유래했고 1978년 미국의 생화학자인 월터 길버트에 의해 만들어졌다: "시스트론의 개념은... 성숙한 메신저에서 사라질 지역을 포함하는 필사 단위의 개념으로 대체되어야 한다. 이 개념은 우리가 인트론(Introns, intergenic region)이라고 부르는 것으로 제안한다. – 이 용어는 앞으로 있을 지역과 교대되어야 한다.표현된 – exons."[1]

이 정의는 원래 번역되기 전에 쪼개진 단백질 코딩 대본을 위해 만들어졌다.나중에 이 용어는 rRNA와 tRNA,[3] 그리고 다른 ncRNA에서 제거된 시퀀스를 포함하게 되었고, 또한 나중에 유전체의 다른 부분에서 발원한 RNA 분자에 사용되었고, 그 분자는 트랜스 스플라이싱에 의해 결합되었다.[5]

게놈 및 크기 분포에 대한 기여

효모 같은 단세포 진핵생물은 인트론이 없거나 매우 적지만 메타조아인과 특히 척추동물 게놈은 부호화되지 않은 DNA의 비중이 크다.예를 들어, 인간 게놈의 경우 게놈의 1.1%만이 엑손에 의해 분리되는 반면, 24%는 인트론이며, 게놈의 75%는 유전자간 DNA이다.[6]이는 상용화된 전체 exome 시퀀싱이 전체 게놈 시퀀싱보다 작고 비용이 적게 들기 때문에 오믹스 지원 의료(정밀의학 등)에서 실질적인 이점을 제공할 수 있다.게놈 크기와 C-값의 큰 변화는 C-값 수수께끼라고 불리는 흥미로운 도전에 직면해 왔다.

GenBank의 모든 진핵 유전자에 걸쳐, 단백질 코딩 유전자당 평균 5.48 엑손들이 있었다.평균 엑손은 30-36개의 아미노산을 암호화했다.[7]인간 게놈에서 가장 긴 엑손은 길이가 11555bp인 반면, 여러 엑손은 2bp에 불과한 것으로 밝혀졌다.[8]아라비독시스 게놈에서 단일 뉴클레오티드 엑손 하나가 보고되었다.[9]인간의 경우, 단백질 코딩 mRNA와 마찬가지로 대부분의 비 코딩 RNA는 여러 개의 엑손도[10] 포함하고 있다.

구조 및 기능

전령 RNA 전구체(pre-mRNA)에 있는 엑손.엑손은 아미노산(빨간색)을 위해 코드화하는 시퀀스와 번역되지 않은 시퀀스(회색)를 모두 포함할 수 있다.인트론 - mRNA에 없는 사전 mRNA의 부품들 - (파란색)을 제거하고, 엑손들을 결합(분할)하여 최종 기능 mRNA를 형성한다.mRNA의 5㎛와 3㎛ 끝단에는 두 개의 미번영 지역(회색)을 구별하기 위한 표시가 되어 있다.

단백질 코딩 유전자에서 엑손은 단백질 코딩 순서와 5㎛와 3㎛ 미분해 부위(UTR)를 모두 포함한다.흔히 첫 번째 exon은 5′-UTR과 코드화 시퀀스의 첫 번째 부분을 모두 포함하지만, 일부 유전자에서 5′-UTR 또는 (더 드물게) 3′-UTR의 영역만 포함하는 exon은 인트론을 포함할 수 있다.[11]일부 비코딩 RNA 대본에는 엑손과 인트론도 있다.

동일한 유전자에서 비롯된 성숙한 mRNA는 대체 스플라이싱 과정에 의해 mRNA의 서로 다른 인트론이 제거될 수 있기 때문에 동일한 엑손들을 포함할 필요가 없다.

엑소네이션(Exonization)은 인트론에서의 돌연변이의 결과로서 새로운 엑손의 생성이다.[12]

Exon을 이용한 실험적 접근법

엑손 트래핑(Exon trapping) 또는 'gene trapping(Gene trapping)'은 인트론 엑손 스플라이싱의 존재를 이용하여 새로운 유전자를 찾는 분자생물학 기법이다.[13]'포장된' 유전자의 첫 엑손은 삽입 DNA에 들어 있는 엑손에 스플라이스 된다.이 새로운 exon은 표적 유전자를 제어하는 enhancer를 사용하여 표현할 수 있는 리포터 유전자의 ORF를 포함한다.한 과학자는 리포터 유전자가 발현될 때 새로운 유전자가 갇혔다는 것을 안다.

스플라이싱은 스플라이스를 유도하는 소형 핵 리보뉴클레오프로테아 입자(snRNP)가 모폴리노 항이센스 올리고를 이용한 프리 mRNA로의 접근을 차단해 성숙한 mRNA 대본에서 제외되도록 실험적으로 수정할 수 있다.[14]이것은 발달 생물학의 표준 기법이 되었다.모폴리노 올리고는 또한 스플리싱(예: 스플라이스 엔핸서, 스플라이스 억제기)을 조절하는 분자가 mRNA 이전까지 결합하여 스플리싱 패턴을 바꾸는 것을 방지하기 위해 표적이 될 수 있다.

용어의 일반적인 오용

exon이라는 용어의 일반적인 부정확한 용어는 '단백질용 exon code' 또는 '아미노산아세트용 exon code' 또는 'exons code is translation'이다.이 글에서 표시한 대로 exons는 비코딩 RNA[15] 또는 mRNA의 비번역 영역의 일부가 될 수 있다.[16][17]이러한 잘못된 정의(2022년 2월)는 전반적인 평판이 좋은 2차 소스 NHGRI, Nature에서 찾을 수 있다.

참고 항목

참조

  1. ^ Gilbert W (February 1978). "Why genes in pieces?". Nature. 271 (5645): 501. Bibcode:1978Natur.271..501G. doi:10.1038/271501a0. PMID 622185.
  2. ^ Kister KP, Eckert WA (March 1987). "Characterization of an authentic intermediate in the self-splicing process of ribosomal precursor RNA in macronuclei of Tetrahymena thermophila". Nucleic Acids Research. 15 (5): 1905–20. doi:10.1093/nar/15.5.1905. PMC 340607. PMID 3645543.
  3. ^ Valenzuela P, Venegas A, Weinberg F, Bishop R, Rutter WJ (January 1978). "Structure of yeast phenylalanine-tRNA genes: an intervening DNA segment within the region coding for the tRNA". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 75 (1): 190–4. Bibcode:1978PNAS...75..190V. doi:10.1073/pnas.75.1.190. PMC 411211. PMID 343104.
  4. ^ Khan, MR; Wellinger, RJ; Laurent, B (August 2021). "Exploring the Alternative Splicing of Long Noncoding RNAs". Trends in Genetics. 37 (8): 695–698. doi:10.1016/j.tig.2021.03.010. PMID 33892960. S2CID 233382870.
  5. ^ Liu AY, Van der Ploeg LH, Rijsewijk FA, Borst P (June 1983). "The transposition unit of variant surface glycoprotein gene 118 of Trypanosoma brucei. Presence of repeated elements at its border and absence of promoter-associated sequences". Journal of Molecular Biology. 167 (1): 57–75. doi:10.1016/S0022-2836(83)80034-5. PMID 6306255.
  6. ^ Venter J.C.; et al. (2000). "The Sequence of the Human Genome". Science. 291 (5507): 1304–51. doi:10.1126/science.1058040. PMID 11181995.
  7. ^ Sakharkar M, Passetti F, de Souza JE, Long M, de Souza SJ (2002). "ExInt: an Exon Intron Database". Nucleic Acids Res. 30 (1): 191–4. doi:10.1093/nar/30.1.191. PMC 99089. PMID 11752290.
  8. ^ Sakharkar M.K.; Chow VT; Kangueane P. (2004). "Distributions of exons and introns in the human genome". In Silico Biol. 4 (4): 387–93. PMID 15217358.
  9. ^ Guo Lei, Liu Chun-Ming (2015). "A single-nucleotide exon found in Arabidopsis". Scientific Reports. 5: 18087. Bibcode:2015NatSR...518087G. doi:10.1038/srep18087. PMC 4674806. PMID 26657562.
  10. ^ Derrien, T; Johnson, R; Bussotti, G; Tanzer, A; Djebali, S; Tilgner, H; Guernec, G; Martin, D; Merkel, A; Knowles, DG; Lagarde, J; Veeravalli, L; Ruan, X; Ruan, Y; Lassmann, T; Carninci, P; Brown, JB; Lipovich, L; Gonzalez, JM; Thomas, M; Davis, CA; Shiekhattar, R; Gingeras, TR; Hubbard, TJ; Notredame, C; Harrow, J; Guigó, R (September 2012). "The GENCODE v7 catalog of human long noncoding RNAs: analysis of their gene structure, evolution, and expression". Genome Research. 22 (9): 1775–89. doi:10.1101/gr.132159.111. PMC 3431493. PMID 22955988.
  11. ^ Bicknell, AA (December 2012). "Introns in UTRs: Why we should stop ignoring them". BioEssays. 34 (12): 1025–1034. doi:10.1002/bies.201200073. PMID 23108796. S2CID 5808466.
  12. ^ Sorek R (October 2007). "The birth of new exons: mechanisms and evolutionary consequences". RNA. 13 (10): 1603–8. doi:10.1261/rna.682507. PMC 1986822. PMID 17709368.
  13. ^ Duyk G. M; Kim S. W.; Myers R. M; Cox D. R (1990). "Exon Trapping: a Genetic Screen to Identify Candidate Transcribed Sequences in Cloned Mammalian Genomic DNA". Proceedings of the National Academy of Sciences. 87 (22): 8995–8999. Bibcode:1990PNAS...87.8995D. doi:10.1073/pnas.87.22.8995. PMC 55087. PMID 2247475.
  14. ^ Morcos PA (June 2007). "Achieving targeted and quantifiable alteration of mRNA splicing with Morpholino oligos". Biochemical and Biophysical Research Communications. 358 (2): 521–7. doi:10.1016/j.bbrc.2007.04.172. PMID 17493584.
  15. ^ Khan, MR; Wellinger, RJ; Laurent, B (August 2021). "Exploring the Alternative Splicing of Long Noncoding RNAs". Trends in Genetics. 37 (8): 695–698. doi:10.1016/j.tig.2021.03.010. PMID 33892960. S2CID 233382870.
  16. ^ Lu, J; Williams, JA; Luke, J; Zhang, F; Chu, K; Kay, MA (January 2017). "A 5' Noncoding Exon Containing Engineered Intron Enhances Transgene Expression from Recombinant AAV Vectors in vivo". Human Gene Therapy. 28 (1): 125–134. doi:10.1089/hum.2016.140. PMC 5278795. PMID 27903072.
  17. ^ Chung, BY; Simons, C; Firth, AE; Brown, CM; Hellens, RP (19 May 2006). "Effect of 5'UTR introns on gene expression in Arabidopsis thaliana". BMC Genomics. 7: 120. doi:10.1186/1471-2164-7-120. PMC 1482700. PMID 16712733.

참고 문헌 목록

외부 링크