Un exón es cualquier parte de un gen que codificará una parte del ARN maduro final producido por ese gen después de que los intrones hayan sido eliminados por empalme de ARN . El término exón se refiere tanto a la secuencia de ADN dentro de un gen como a la secuencia correspondiente en las transcripciones de ARN. En el empalme de ARN, los intrones se eliminan y los exones se unen covalentemente entre sí como parte de la generación del ARN mensajero maduro . Así como el conjunto completo de genes de una especie constituye el genoma , el conjunto completo de exones constituye el exoma .
Historia
El término exón deriva de la región expresada y fue acuñado por el bioquímico estadounidense Walter Gilbert en 1978: "La noción de cistrón ... debe ser reemplazada por la de una unidad de transcripción que contiene regiones que se perderán del mensajero maduro, lo cual sugiero que llamar intrones (para regiones intragénicas) - alternando con regiones que se expresarán - exones ". [1]
Esta definición se hizo originalmente para las transcripciones que codifican proteínas que se empalman antes de traducirse. Más tarde, el término llegó a incluir secuencias eliminadas de ARNr [2] y ARNt , [3] y también se usó más tarde para moléculas de ARN originadas en diferentes partes del genoma que luego se ligan mediante empalme trans. [4]
Contribución a los genomas y la distribución del tamaño.
Aunque los eucariotas unicelulares como la levadura no tienen intrones o tienen muy pocos, los metazoos y especialmente los genomas de vertebrados tienen una gran fracción de ADN no codificante . Por ejemplo, en el genoma humano solo el 1,1% del genoma está dividido en exones, mientras que el 24% está en intrones y el 75% del genoma es ADN intergénico . [5] Esto puede proporcionar una ventaja práctica en el cuidado de la salud asistido por ómicos (como la medicina de precisión ) porque hace que la secuenciación del exoma completo comercializada sea un desafío más pequeño y menos costoso que la secuenciación del genoma completo comercializada . La gran variación en el tamaño del genoma y C-valor a través de la vida formas, ha planteado un reto interesante llamado el valor C enigma .
En todos los genes eucariotas en GenBank, había (en 2002), en promedio, 5,48 exones por gen. El exón promedio codifica 30-36 aminoácidos . [6] Si bien el exón más largo del genoma humano tiene 11555 pb de longitud, se ha descubierto que varios exones tienen solo 2 pb de longitud. [7] Se ha informado de un exón de un solo nucleótido del genoma de Arabidopsis . [8]
Estructura y función
En los genes que codifican proteínas, los exones incluyen tanto la secuencia codificante de proteínas como las regiones no traducidas (UTR) 5 'y 3' . A menudo, el primer exón incluye tanto el 5′-UTR como la primera parte de la secuencia codificante, pero los exones que contienen solo regiones de 5′-UTR o (más raramente) 3′-UTR aparecen en algunos genes, es decir, los UTR pueden contener intrones. . [9] Algunas transcripciones de ARN no codificantes también tienen exones e intrones.
Los ARNm maduros que se originan a partir del mismo gen no necesitan incluir los mismos exones, ya que diferentes intrones en el pre-ARNm pueden eliminarse mediante el proceso de corte y empalme alternativo .
La exonización es la creación de un nuevo exón, como resultado de mutaciones en intrones . [10]
Enfoques experimentales que utilizan exones
El atrapamiento de exón o " atrapamiento de genes " es una técnica de biología molecular que aprovecha la existencia del empalme intrón-exón para encontrar nuevos genes. [11] El primer exón de un gen "atrapado" se empalma en el exón que está contenido en el ADN de inserción . Este nuevo exón contiene el ORF de un gen indicador que ahora puede expresarse utilizando los potenciadores que controlan el gen objetivo. Un científico sabe que se ha atrapado un nuevo gen cuando se expresa el gen informador.
El empalme se puede modificar experimentalmente de modo que los exones dirigidos se excluyan de las transcripciones de ARNm maduras bloqueando el acceso de partículas pequeñas de ribonucleoproteína nucleares (snRNP) que dirigen el empalme al pre-ARNm usando oligos antisentido de Morfolino . [12] Esto se ha convertido en una técnica estándar en biología del desarrollo . Los oligos morfolino también se pueden dirigir para evitar que las moléculas que regulan el empalme (por ejemplo, potenciadores de empalme, supresores de empalme) se unan al pre-ARNm, alterando los patrones de empalme.
Ver también
- Exitron
- Exón barajando
- Gen interrumpido
- Outron
- Región sin traducir (UTR)
- Twintron
Referencias
- ^ Gilbert W (febrero de 1978). "¿Por qué genes en pedazos?" . Naturaleza . 271 (5645): 501. doi : 10.1038 / 271501a0 . PMID 622185 .
- ^ Kister KP, Eckert WA (marzo de 1987). "Caracterización de un intermedio auténtico en el proceso de auto-empalme de ARN precursor ribosómico en macronúcleos de Tetrahymena thermophila" . Investigación de ácidos nucleicos . 15 (5): 1905-20. doi : 10.1093 / nar / 15.5.1905 . PMC 340607 . PMID 3645543 .
- ^ Valenzuela P, Venegas A, Weinberg F, Bishop R, Rutter WJ (enero de 1978). "Estructura de los genes de ARNt-fenilalanina de levadura: un segmento de ADN que interviene dentro de la región que codifica el ARNt" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 75 (1): 190–4. doi : 10.1073 / pnas.75.1.190 . PMC 411211 . PMID 343104 .
- ^ Liu AY, Van der Ploeg LH, Rijsewijk FA, Borst P (junio de 1983). "La unidad de transposición del gen 118 de la glicoproteína de superficie variante de Trypanosoma brucei. Presencia de elementos repetidos en su borde y ausencia de secuencias asociadas al promotor". Revista de Biología Molecular . 167 (1): 57–75. doi : 10.1016 / S0022-2836 (83) 80034-5 . PMID 6306255 .
- ^ Venter JC; et al. (2000). "La secuencia del genoma humano" . Ciencia . 291 (5507): 1304–51. doi : 10.1126 / science.1058040 . PMID 11181995 .
- ^ Sakharkar M, Passetti F, de Souza JE, Long M, de Souza SJ (2002). "ExInt: una base de datos de Exon Intron" . Ácidos nucleicos Res . 30 (1): 191–4. doi : 10.1093 / nar / 30.1.191 . PMC 99089 . PMID 11752290 .
- ^ Sakharkar MK; Chow VT; Kangueane P. (2004). "Distribuciones de exones e intrones en el genoma humano". En Silico Biol . 4 (4): 387–93. PMID 15217358 .
- ^ Guo Lei, Liu Chun-Ming (2015). " Un exón de un solo nucleótido encontrado en Arabidopsis" . Informes científicos . 5 : 18087. doi : 10.1038 / srep18087 . PMC 4674806 . PMID 26657562 .
- ^ Bicknell, AA (diciembre de 2012). "Intrones en UTRs: Por qué deberíamos dejar de ignorarlos". BioEssays . 34 (12): 1025–1034. doi : 10.1002 / bies.201200073 . PMID 23108796 . S2CID 5808466 .
- ^ Sorek R (octubre de 2007). "El nacimiento de nuevos exones: mecanismos y consecuencias evolutivas" . ARN . 13 (10): 1603–8. doi : 10.1261 / rna.682507 . PMC 1986822 . PMID 17709368 .
- ^ Duyk G. M; Kim SW; Myers R. M; Cox D. R (1990). "Exon Trapping: una pantalla genética para identificar secuencias transcritas candidatas en ADN genómico de mamíferos clonados" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 87 (22): 8995–8999. doi : 10.1073 / pnas.87.22.8995 . PMC 55087 . PMID 2247475 .
- ^ Morcos PA (junio de 2007). "Lograr la alteración dirigida y cuantificable del empalme de ARNm con oligos Morfolino". Comunicaciones de investigación bioquímica y biofísica . 358 (2): 521–7. doi : 10.1016 / j.bbrc.2007.04.172 . PMID 17493584 .
Referencias generales
- Zhang MQ (mayo de 1998). "Características estadísticas de los exones humanos y sus regiones flanqueantes" . Genética molecular humana . 7 (5): 919–32. doi : 10.1093 / hmg / 7.5.919 . PMID 9536098 .
- Thanaraj TA, Robinson AJ (noviembre de 2000). "Predicción de límites exactos de exones" . Breve. Bioinform . 1 (4): 343–56. doi : 10.1093 / bib / 1.4.343 . PMID 11465052 .
enlaces externos
- Creador gráfico exón-intrón