Splicing

Spleißen

splicing

Spleißen, mehrheitlich als Splicing gebraucht, bezeichnet den Prozess, aus einem RNA-Primärtranskript die funktionslosen Intronabschnitte herauszuschneiden und die relevanten Exonabschnitte miteinander zu verbinden.

Die mit Abstand meisten proteincodierenden humanen Gensequenzen sind in kodierende Exon- und nicht kodierende Intronabschnitte unterteilt, denen eine Promotorregion zur Regulation der Transkription vorgeschaltet ist. Bei der Transkription wird das gesamte Gen, die sog. Transkriptionseinheit, durch die RNA-Polymerase II in eine prä-mRNA transkribiert, die einen RNA-Strang intermittierend mit peptidcodierenden Exonabschnitten und nicht kodierenden, funktionslosen Intronabschnitten enthält. Der Spleißprozess, also das Herausschneiden der funktionslosen Abschnitte durch eine Endonuklease, ist durch Signalsequenzen in der RNA, den Spleißstellen, reguliert. Das Spleißen wird im Wesentlichen durch definierte Intronsequenzen reguliert.

Das Intron folgt dabei auf RNA-Ebene der GU-AG-Regel, wobei das Intron im 5‘-Bereich überwiegend durch die Basenfolge GU (an der Spleißdonorstelle), der 3‘-Bereich des Introns durch die Basenfolge AG (an der Spleißakzeptorstelle) charakterisiert ist. Die Spleißdonor- und Spleißakzeptorstellen sind jeweils durch eine teils variable Sequenzabfolge definiert, die auch die flankierenden Exonsequenzen mit einschließt. So folgt die exonische Donorsequenz der Abfolge (C/A)AG und flankiert unmittelbar die intronischen Abfolge GU(A/G)AGU, was die Consensus-Spleißdonorstelle insgesamt als Sequenzabfolge (C/A)AG\GU(A/G)AGU definiert. Die intronische Akzeptorsequenz besteht aus einem Pyrimidinstretch von (C/U)×11 gefolgt von einer beliebigen Base, einem weiteren (C/U), sowie der Akzeptorsequenz AG, während die exonische Akzeptorsequenz nur durch ein Purinmolekül (A/G) bestimmt ist, insgesamt die Consensus-Spleißakzeptorstelle durch die Sequenzfolge (C/U)(C/U)(C/U)(C/U)(C/U)(C/U)(C/U)(C/U)(C/U)(C/U)(C/U)N(C/U)AG\(A/G) definiert ist. Eine weitere, für das Spleißen relevante intronische Sequenzabfolge ist die „branch site“, die durch die Consensus-Sequenzabfolge (U/C/)N(C/U)(U/C)(A/G)A(C/U) definiert ist.

Der eigentliche Spleißprozess setzt sich aus folgenden Schritten zusammen:

Funktionell wird das beschriebene Herausspleißen der Intronsequenz unter Ausbildung eines Spleißosoms erreicht, einem Komplex aus Proteinen und RNA. Verschiedene snRNAs („small nuclear RNA“), wie z. B. U1- oder U2-snRNA, bilden zusammen mit Proteinen die snRNP-Komplexe aus, die wiederum spezifische Wechselwirkungen mit der prä-mRNA eingehen und an der Spleißdonor- und Spleißakzeptorstelle das eigentliche Herausschneiden der RNA-Fragmente durchführen.