Het proces waarbij het RNA van een eukaryoot wordt bewerkt voorafgaand aan eiwittranslatie wordt splicing genoemd. Het verwijdert regio's die niet coderen voor eiwitten en plakts de eiwitcoderende regio's aan elkaar. Splicing maakt het ook mogelijk om verschillende eiwitvarianten uit een enkel gen tot expressie te brengen en speelt een essentiële rol bij de ontwikkeling, weefseldifferentiatie en de aanpassing aan omgevingsstress. Fouten bij het splitsen kunnen leiden tot ziekten zoals kanker.
De RNA-streng die uit eukaryotisch DNA wordt getranscribeerd, wordt het primaire transcript genoemd. De primaire transcripten die zijn aangewezen om mRNA te worden, worden precursor messenger RNA (pre-mRNA) genoemd. Het pre-mRNA wordt vervolgens verwerkt om volwassen mRNA te vormen dat geschikt is voor eiwittranslatie. Eukaryotisch pre-mRNA bevat afwisselende sequenties van exons en introns. Exons zijn nucleotidesequenties die coderen voor eiwitten, terwijl introns de niet-coderende regio's zijn. RNA-splitsing is het proces waarbij introns worden verwijderd en exons aan elkaar worden geplakt.
Splitsing wordt gemedieerd door het spliceosoom – een complex van eiwitten en RNA dat kleine nucleaire ribonucleoproteïnen (snRNP's) worden genoemd. Het spliceosoom herkent specifieke nucleotidesequenties op exon / introngrenzen. Ten eerste bindt het zich aan een GU-bevattende reeks aan het 5'-uiteinde van het intron en aan een vertakkingspuntsequentie die een A bevat aan het 3'-uiteinde van het intron. In een aantal zorgvuldig georkestreerde stappen brengen andere snRNP's het vertakkingspunt vervolgens dicht bij de 5'-splitsingsplaats. Vervolgens splitst een chemische reactie het 5'-uiteinde van het intron van zijn stroomopwaartse exon en bevestigt het aan het vertakkingspunt, waardoor een lus wordt gevormd die een lariat wordt genoemd. Om het lariat vrij te maken, reageert het 3'-uiteinde van het stroomopwaartse exon met de AG-bevattende sequentie van het intron dichtbij het 5'-uiteinde van het stroomafwaartse exon. Deze reactie voegt de twee exonen samen en beindigt het splitsingsproces.
Het proces waarbij verschillende combinaties van exons in pre-mRNA worden samengevoegd om volwassen mRNA te vormen, wordt alternatieve splicing genoemd. Alternatieve splitsing produceert verschillende eiwitten uit een enkel pre-mRNA-transcript.
Normaal gesproken worden exons samengevoegd in de volgorde waarin ze in een gen voorkomen. Tijdens alternatieve splitsing kan deze voorkeursvolgorde van exonen echter worden gewijzigd. Verschillende patronen van alternatieve splitsing omvatten exon skipping, alternatieve 5 'of 3' splitsingsplaatsen en intronretentie. Deze patronen worden bepaald door de lengte van exons of introns en de sterkte van splitsingsplaatsen. Bijgevolg kunnen exons die korter zijn dan andere exons over het hoofd worden gezien door het spliceosoom en worden weggelaten uit het volwassen mRNA. Daarentegen kunnen introns die aanzienlijk korter zijn dan andere introns, verwijdering door het spliceosoom ontwijken en worden vastgehouden in het volwassen mRNA.
De sterkte van splitsingsplaatsen wordt bepaald door sequentiebehoud rond alternatieve exonen; deze beïnvloeden de 5 'of 3' splitsingsplaatsen die door het spliceosoom worden gekozen. Alternatieve splitsing genereert dus varianten van volwassen mRNA die werden gekopieerd uit hetzelfde stuk DNA.
Tijdens translatie produceren de varianten van de RNA-sequentie verschillende eiwitten met meer of minder aminozuren, met verschuivingen of een voortijdig stopcodon. Dit genereert eiwit-isovormen met verschillende biologische eigenschappen, waaronder functie, cellulaire lokalisatie en interactie met andere eiwitten. Alternatieve splitsing speelt een vitale rol bij genexpressie, waardoor de ontwikkeling van organen, de overleving of proliferatie van cellen en de aanpassing aan veranderingen in de omgeving wordt gecontroleerd.
Fouten bij het splitsen kunnen worden veroorzaakt door mutaties in het gen zelf of in de regulerende elementen die de expressie van het gen regelen. Een mutatie die optreedt in de exon- of intronsequentie van een specifiek gentranscript wordt een cis- mutatie genoemd. Een mutatie in de splitsingsmachine beïnvloedt verschillende genen en wordt een trans- mutatie genoemd.
Fouten bij de splitsing produceren afwijkende eiwit-isovormen, die kunnen bijdragen aan ziekten, waaronder kanker. Alternatieve splitsing van het BCL2L1- gen genereert bijvoorbeeld een lange en korte eiwit-isovorm – respectievelijk BCL-X L en BCL-X S – door het gebruik van alternatieve 5'-splitsingsplaatsen. De langere isovorm van BCL-X L bevordert de overleving van cellen en komt sterk tot uiting in verschillende soorten kanker (bijv. Bloed-, borst- en leverkanker). Expressie van de korte isovorm BCL-X S die celdood bevordert, wordt onderdrukt bij kanker.
