Splaissimine

Molekulaarbioloogias ja geneetikas on splaissimine ehk splaissing (ka splaising; inglise splicing) protsess, mille käigus lõigatakse rakutuumas asuvast RNA molekulist välja intronjärjestused ning allesjäänud eksonite otsad ühendatakse. Splaissingu tulemusena tekib mRNA, mida kasutatakse translatsioonil korrektse proteiini sünteesiks. Eukarüootsete intronite puhul katalüüsib splaissimisreaktsioone splaissosoom, kuid olemas on ka isesplaissuvaid introneid. Splaissosoom on väikeste tuuma ribonukleoproteiinide (inglise small nuclear ribonucleoprotein, snRNP) kompleks.

Lihtne illustratsioon eksonitest ja intronitest pre-mRNAs ning küpse mRNA tekkimine splaissimise tagajärjel. UTRid on mittekodeerivad eksonite osad mRNA otstes

Splaissimise rajad

Looduses esineb erinevaid RNA splaissimismeetodeid. Splaissimistüüp sõltub splaissitava introni struktuurist ja katalüsaatorist, mida on splaissimise läbiviimiseks vaja.

Splaissosoomiga

Intronid

Eukarüootide geenid sisaldavad introneid, mille otsad on sarnased kõikides organismides. Mida lihtsama ehitusega organism, seda harvemad on intronid. Intronid on eksonite vahepealsed osad. Eksonid on kodeerivad järjestused. Splaissimiseks on vaja introni doonorsaiti (introni 5’ otsas), hargnemiskohta (introni 3’ otsa lähedal) ning aktseptorsaiti (introni 3’ otsas). Doonorsaidis on peaaegu alati GU nukleotiidijärjestus koos suurema, vähem konserveerunud regiooniga. Aktseptorsaidis, introni 3’ otsas, on nukleotiidijärjestuseks AG. AG-st ülespoole liikudes (5’ otsa suunas) leiab pürimidiiniderikka (C ja U) regiooni ehk polüpürimidiintrakti. Sellest 5’ otsa pool on hargnemiskoht, mis sisaldab A nukleotiidi. Punktmutatsioonid selles DNA regioonis või tranksriptsioonivead aktiveerivad peidetud splaiss-saidi (inglise cryptic splice site, CSS) transkripti osas, mida tavaliselt ei splaissita. Selle tulemiks on küps mRNA, millel on eksonist osa puudu. Punktmutatsiooni puhul, mis tavaliselt mõjutab ainult ühte aminohapet, saab vale aminohappe valgust lõpuks kustutada.

Formatsioon ja aktiivsus

Splaissimist viib läbi splaissosoom, mis on suur RNA valgukompleks, koosnedes viiest väiksemast tuuma ribonukleoproteiinist ning umbes 150 valgust. snRNPde RNA komponendid interakteeruvad introniga ja osalevad niimoodi katalüüsis. Eristatakse kahte erinevat splaissosoomi varianti (üldine ja minoorne), mis sisaldavad erinevaid snRNPsid.

• Üldine

Üldine splaissosoom lõikab välja intronid, millel on 5’ otsas GU ja 3’ otsas AG järjestused. Splaissosoom koosneb U1, U2, U4, U5 ja U6 snRNPdest ning on aktiivne rakutuumas. Lisaks on vajalikud teatud hulk valke, kaasa arvatud U2AF ja SF1, et splaissosoom seonduks.

• E kompleks – U1 seondub GU järjestusele introni 5’ otsas koos valkudega/ensüümidega ASF/SF2, U2AF (seondub Py-AG saidis) ja SF1/BBP (BBP=Branch Binding Protein);
• A kompleks – U2 seondub hargnemiskohale. Selle jaoks hüdrolüüsitakse ATPd;
• B1 kompleks – U5/U4/U6 trimeer seondub: U5 seob ennast eksoniga 5’ saidis ning U6 seondub U2ga.
• B2 kompleks – U1 vabastatakse, U5 liigub eksonilt intronile ning U6 seondub 5’ otsa splaiss-saidis.
• C1 kompleks – U4 vabastatakse, U6/U2 katalüüsib transesterifikatsioonireaktsiooni, mille käigus introni 5’ ots ligeerub A saiti intronil ja moodustab lasso-taolise struktuuri. U5 seondub eksoniga 3’ splaiss-saidis ning introni 5’ ots lahkneb, formeerudes lasso.
• C2 kompleks – U2/U5/U6 jääb tekkinud lasso külge seotuks, eksoni 3’ ots on vaba ning eksonid ligeeritakse ATP hüdrolüüsi arvelt. Splaissitud RNA vabastatakse ning lasso hargneb lahti.

Sellist splaissimise tüüpi nimetatakse kanooniliseks splaissinguks või lasso rajaks, mis toimub 99% kordadest. Samas kui intronid ei järgi GU-AG reeglit, toimub mittekanooniline splaissimine (vaata alt "minoorne splaissosoom").

• Minoorne

Minoorne splaissosoom sarnaneb väga üldise splaissosoomiga, ainult et see splaissib haruldasi introneid, millel on splaiss-saitides teistsugused nukleotiidijärjestused. Kui U5 on nii üldisel kui minoorsel splaissosoomil sama, siis minoorsel on U1, U2, U4 ja U6 asemel erinevad, kuid funktsionaalselt analoogsed snRNPd, vastavalt U11, U12, U4atac ja U6atac. Nagu üldinegi, on minoorne splaissosoom leitav ainult rakutuumas.

• Trans-splaissimine

Trans-splaissimine on splaissimise vorm, kus liidetakse kaks eksonit, mis ei ole samas RNA transkriptis.

Isesplaissumine

Isesplaissumine leiab aset vähestes intronites, mis moodustavad ribosüümi. Ribosüüm on võimeline katalüüsima splaissosoomile omaseid reaktsioone. On olemas kolm gruppi isesplaissuvaid introneid: grupp I, grupp II ja grupp III. Grupp I ja II intronid teostavad splaissimise sarnaselt splaissosoomiga, ilma et vajaks teisi valke. Selline sarnasus viitab sellele, et grupi I ja II intronid võivad olla evolutsiooniliselt suguluses splaissosoomiga. Isesplaissumine võib olla ka väga vana ning võis eksisteerida RNA maailmas enne vajalikke valke. Kuigi nimetatud kaks mehhanismi ei vaja toimumiseks teisi proteiine, on vaja siiski viit RNA molekuli ja üle 50 valgu, et kasutada ja hüdrolüüsida palju ATP molekule. Splaissimismehhanismid kasutavad ATP energiat, et mRNA splaissimine oleks täpne. Kui ATPd ei kasutataks, oleks protsess väga ebatäpne ning vigaderohke.

Grupi I intronite splaissumist iseloomustavad kaks transesterifikatsioonireaktsiooni:

1. Vaba guaniini nukleosiidi 3’OH rühm või nukleotiidi kofaktor (GMP, GDP, GTP) ründab 5’ splaiss-saidis fosfaatrühma.
2. 3’OH rühm 5’ eksonis muutub nukleofiiliks ning teise transesterifikatsiooni lõpuks liidetakse kaks eksonit.

Mehhanism, kus grupp II intronid splaissuvad (kaks transesterifikatsioonireaktsiooni, nagu grupp I) on sellised:

1. Spetsiifilise adenosiini 2’OH rühm intronis ründab 5’ splaiss-saiti, moodustades lasso.
2. 5’ eksoni 3’OH päästab valla teise transesterifikatsiooni 3’ splaiss-saidis ning eksonid liidetakse omavahel.

tRNA splaissimine

tRNA splaissimine on järjekordne haruldane splaissimisvorm, mis tavaliselt toimub tRNAs. Splaissimisreaktsioonides on splaissosoomist ja isesplaissuvast rajast erinev biokeemia. Ribonukleaasid vabastavad RNA ning ligaasid ühendavad eksonid.

Evolutsioon

Splaissimine toimub kõigis elu domeenides ja riikides, kuid splaissimise ulatus ja tüübid on väga erinevad. Eukarüoodid splaissivad palju valku kodeerivaid mRNAsid ning mõnesid mittekodeerivaid RNAsid. Prokarüoodid splaissivad harva ning enamjaolt mittekodeerivaid järjestusi. Teine tähtis erinevus kahe rühma vahel on see, et prokarüootidel puudub splaissosoomne rada.

Kuna splaissosoomsed intronid pole kõigis liikides konserveerunud, on tekkinud debatt teemal, millal splaissosoomne splaissing evolutsioneerus. Pakutakse nii varajast (inglise intron-early model) kui ka hilist introni mudelit (inglise intron-late model).

Splaissimise mitmekesisus

	Eukarüoodid	Prokarüoodid
Splaissosoomiga	+	−
Isesplaissumine	+	+
tRNA	+	+

Biokeemiline mehhanism

Joonis illustreerimaks kahe-astmelist splaissimise biokeemiat

Splaissosoomne ning isesplaissumine koosneb kahe-astmelisest biokeemilisest protsessist. Mõlemaks astmeks on transesterifikatsioonireaktsioon, mis toimub RNA nukleotiidide vahel. tRNA splaissimine on erand ega vaja transesterifikatsiooni.

Esiteks teostab introni hargnemispunkti nukleotiidi 2’OH rühm nukleofiilse rünnaku introni 5’ splaiss-saidis asuvale esimesele nukleotiidile, moodustades lasso-kujulise vaheühendi. Teiseks ründab vabaks jäänud 5’ eksoni 3’OH omakorda introni 3’ splaiss-saidi viimast nukleotiidi, ühendades eksonid ja vabastades introni.

Alternatiivne splaissing

Splaissimisprotsess võib mitmetes olukordades luua unikaalseid valke, varieerides eksonite kompositsiooni samas mRNAs. Sellist fenomeni kutsutakse alternatiivseks splaissimiseks. Alternatiivne splaissimine võib toimuda mitmel viisil. Eksoneid võib nii pikendada kui ka vahele jätta või introneid alles jätta.

Eksperimentaalne splaissimise manipulatsioon

Splaissimissündmusi saab eksperimentaalselt mõjutada, kui seondada snRNPde seondumissaitidesse, hargnemispunkti nukleotiidi külge või regulatoorsetesse saitidesse steerilisi-blokeerivaid antisense oligonukleotiide (inglise steric-blocking antisense oligos), nagu morfoliine või peptidonukleiinhappeid (PNA).

Splaissimisvead

Tüüpilised vead:

• Mutatsioon splaiss-saidis, mille tulemusena kaob saidi funktsioon. Võib tekkida enneaegne stoppkoodon, kaduda ekson või sisse jääda intron.
• Mutatsioon splaiss-saidi redutseerimise spetsiifilisuses. Tulemusena võib varieeruda splaissimise koht, põhjustades aminohapete sisestusi või deletsioone, kõige tõenäolisemalt aga lugemisraami nihet.
• Splaiss-saidi vale asetus, mis viib suurema osa RNA sisse või välja jätmisele, kui algselt oodatud. Põhjustab pikemaid või lühemaid eksoneid.

Paljud splaissimisvead kontrollib üle rakusisene kvaliteedikontrolli mehhanism, mida nimetatakse nonsense mediated mRNA decay (NMD).

Valgu splaissimine

Lisaks RNAle läbivad ka valgud splaissimise. Kuigi biomolekulaarsed mehhanismid on erinevad, on printsiip siiski sama: inteiinid, intronite asemel, eemaldatakse. Alles jäänud osad, mida nimetatakse eksteiinideks, liidetakse omavahel. Valgu splaissimist on vaadeldud paljudel organismidel, kaasa arvatud bakteritel, arhedel, taimedel, pärmidel ning inimestel.

Metaboolne atsidoos

Blogi, mis räägib kõigest, mis on Leonhardile oluline ja/või huvitav. Kommenteerige, tellige, lugege, nautige ja õppige.

Metaboolne atsidoos on häire, mis väljendub organismi vereplasmas oleva bikarbonaadi sisalduse vähenemises.

Sisukord

Metaboolse atsidoosi vormidRedigeeri

Metaboolsel atsidoosil on kaks vormi. Ühel juhul anioonide vahe plasmas jääb normaalseks, teisel juhul see suureneb.

Metaboolne atsidoos normaalse anioonide vahegaRedigeeri

See vorm on põhjustatud bikarbonaadi gastrointestinaalsetest ja renaalsetest kadudest. Gastrointestinaalsete kadude hulka kuuluvad, nagu eelpool mainitud, oksendamine ja kõhulahtisus. Renaalsete kadude alla kuuluvad proksimaalne renaalne tubulaaratsidoos ja distaalne renaalne tubulaaratsidoos.

Proksimaalne renaalne tubulaaratsidoosRedigeeri

Proksimaalne renaalne tubulaaratsidoos tekib siis, kui bikarbonaadi tagasihaarde mehhanism proksimaalses tuubulis on kahjustunud. See kujuneb välja järgmistel põhjustel:

• amüloidoos
• nefrootiline sündroom
• raskmetallide mürgistused (nt kaadmium avaldab kahjulikku mõju kaltsiumiainevahetusele ning see võib esile kutsuda raku surma)

Distaalne renaalne tubulaaratsidoosRedigeeri

Distaalse renaalse tubulaaratsidoosi kutsub esile kogumistorukeste talitlushäire ning kahjustatud on H⁺ tagasihaarde mehhanismid. See on tingitud järgmistest haigustest:

• hüpergammaglobulineemia
• pulmonaarne fibroos
• Sjögreni sündroom
• vaskuliit
• Ehlersi-Danlosi sündroom
• Marfani sündroom
• Hüperparatüreoos
• Wilsoni tõbi
• Fabry tõbi
• Hüperoksaluuria

Metaboolne atsidoos suurenenud anioonide vahegaRedigeeri

Metaboolse atsidoosi korral on vereplasmas anioonide vahe suurenenud. Põhjused:

• orgaaniliste hapete ülehulk
• mürgistused
• anorgaaniliste hapete ülehulk

Organismi reaktsioonid metaboolse atsidoosi kõrvaldamiseksRedigeeri

Organism vastab metaboolsele atsidoosile kolmel viisil. Esiteks püüab ta taastada vereplasma normaalse pH, teiseks langetada kopsude vahendusel PaCO₂ ja neerude kaudu takistada bikarbonaadi liigekskretsiooni.

Ketoatsidoos

Blogi, mis räägib kõigest, mis on Leonhardile oluline ja/või huvitav. Kommenteerige, tellige, lugege, nautige ja õppige.

Ketoatsidoos on ainevahetushäire, mida iseloomustab ketokehade kõrgenenud tase veres ja metaboolne atsidoos.

Sisukord

Ketokehad ja diabeetRedigeeri

Ketokehad on atsetoained. Inimese organismis on peamised atsetoained atsetoatseaat ja 3-hüdroksübutüraat. Kui organismis on ketogeenne aktiivsus suur, on hingeõhus tunda atsetooni lõhna.

Ketoatsidoos (diabeetiline)Redigeeri

Ketoatsidoos on diabeediga inimestel tekkida võiv ohtlik seisund, mis on põhjustatud insuliinivaegusest või hüpoglükeemiast. Mida täielikum on insuliinivaegus, seda intensiivsem on rasvade lõhustamine rasvkoes ja seda enam vabaneb verre ka rasvhappeid. Tekib olukord, kus rasvhappeid tuleb põletada energia saamiseks, kuid rasvhapped ei põle lõpuni, sest glükoos ei pääse rakkudesse ning seda ei saa seal põletada. Tagajärjeks on ketoainete põhjustatud happemürgisus (ketoatsidoos), juhul kui organism ei saa kiiresti lisaks vajalikul määral insuliini. Algava ja juba arenenud ketoatsidoosi korral on vere suhkrusisaldus alati suur ja uriinis on alati ohtralt nii suhkruid kui ka ketoaineid. Nende ainete sisaldus veres ja uriinis kasvab kiiresti senikaua, kui süstitakse vajalik kogus lisainsuliini. Ketoatsidoos võib tekkida diabeetikul ka hüpoglükeemia (liiga väike suhkrusisaldus veres) korral, kui veres on liiga vähe glükoosi, ei piisa selle põlemisest rakkudes, et põletada rasvhapped täielikult. Sellises olukorras nimetatakse ketoaineid näljahapeteks.

Ketoatsidoosi tunnusedRedigeeri

• iiveldus ja oksendamine
• dehüdratsioon ehk janu
• puuvilja- või atsetoonilõhnaline aroom hingeõhus
• kiire kaalulangus
• raskendatud või sügav, meeleheitlik hingamine
• kõhuvalu
• kiirenenud südamerütmika
• segadusseisund ja/või desorientatsioon
• kooma

Ketokehade mõõtmine verestRedigeeri

Ketokehi peaks mõõtma, kui veresuhkur ületab 17 mmol/l või kui veresuhkur on olnud pikemat aega üle 13 mmol/l. Diabeetilist ketoatsidoosi diagnoositakse tavaliselt vere- ja uriinianalüüside abil, mis mõõdavad ketoonide sisaldust veres või uriinis.

Ketokehade testi tulemusedRedigeeri

–alla 0,6 mmol /L – normaalne vere ketooni väärtus –0,6 kuni 1,5 mmol /L – näitab, et toodetakse rohkem ketoone kui tavaliselt, testida hiljem uuesti, et näha, kas väärtus on langenud –1,6 kuni 2,9 mmol /L – suur ketoonide sisaldus, võib esineda ketoatsidoosi oht. Soovitatav on pöörduda oma raviarsti poole. –üle 3,0 mmol /L – ketoonide ohtlik tase, mis vajab viivitamatut arstiabi

Ketoatsidoosi vältimineRedigeeri

• Veresuhkru taseme kontrolli all hoidmine;
• endokrinoloogi antud raviplaani järgimine;
• viirushaiguse korral tuleb veresuhkrut kontrollige tavalisest sagedamini; kui see on korduvalt üle 13 mmol/l, tuleb iga 4–6 tunni järel määrata ketoone ka verest.

Intron

Intron on geenis olev nukleotiidne järjestus, mis eemaldatakse RNA splaissimise käigus, kui valmistatakse RNA produkt, millelt toimub translatsioon. Intronid ja eksonid geenis transkribeeritakse RNA molekuliks ning eksonid liidetakse kokku RNA lõpp-produktiks, kui intronid on eemaldatud. Intron on geeni mittekodeeriv piirkond.

Üht intronit sisaldav geen

Terminit intron kasutatakse nii DNA sees olevate intronite iseloomustamiseks kui ka RNA sees olevate intronite iseloomustamiseks.

Järjestused, mis hiljem kokku liidetakse RNA valmistamiseks, on moodustunud eksonitest pärast RNA splaissimist. Intronid esinevad enamiku organismide geenides ning ka paljudes viirustes. Introneid esineb paljudes geenides, ka neis, mis genereerivad valke, ribosomaalset-RNAd (rRNA) ja transport-RNAd (tRNA). RNA töötlemine toimub enne translatsiooni ning pärast transkriptsiooni.

Sõna intron tuleb ingliskeelsest väljendist intragenic region (geenisisene piirkond), mis tähendab geeni sees olevat ala.

Klassifikatsioon

On teada vähemalt nelja eri tüüpi introneid.

• isesplaissuvad grupp I intronid, mis eemaldatakse RNA katalüüsi käigus
• isesplaissuvad grupp II intronid, mis eemaldatakse RNA katalüüsi käigus
• intronid tuuma valke kodeerivates geenides, mille eemaldavad splaissosoomid
• intronid tuuma ja arhe transport-RNA geenides, mille eemaldavad valgud (tRNAd lõikavad ensüümid)

Pakutakse ka grupp III introneid omaette perekonnana, kuid neist teatakse veel vähe.

Grupp I ja grupp II introneid leidub valke kodeerivate geenides (informatsiooni-RNA ehk mRNA), transport-RNA ja ribosomaalses RNAs paljudel organismidel. Pärast RNA transkriptsiooni teevad I grupi ja II grupi intronid läbi ulatusliku sisemise interaktsiooni, mis lubab neil kolmedimensiooniliseks kujundiks kokku voltuda. Nende intronite RNA moodustab keerulise konserveerunud sekundaarsturuktuuri. See võimaldab neil intronitel olla isesplaissuv. Intronit sisaldav RNA molekul muudab enda kovalentstruktuuri, et täpselt eemaldada intron ning kleepida eksonid omavahel õiges järjekorras kokku. Mõnel juhul osalevad splaissimises ka spetsiaalsed introneid siduvad valgud, mis aitavad introneid voltida isesplaissumiseks vajalikku kolmedimensionaalsesse struktuuri.

Tuuma pre-mRNA intronid (splaissosoomiga eemaldatavad intronid) on ära määratud spetriaalsete intronite järjestustega, mis asuvad eksonite ja intronite vahealadel. Need järjestused tuntakse ära splaissosoomse RNA molekulide abil, kui alustatakse splaissimisreaktsioonidega. Tuuma pre-mRNA intronid on tihti palju pikemad kui neid ümbritsevad eksonid.

Bioloogilised funktsioonid ja evolutsioon

Esialgsel hindamisel saab introneid vaadata kui tähtsusetuid järjestusi, mille ainus funktsioon on eemalduda splaissimata algsest RNAst, et valmistada funktsionaalne mRNA, rRNA või tRNA produkt. Siiski, mõned intronid ise kodeerivad spetsiifilisi valke või neid introneid töödeldakse edasi hiljem pärast splaissimist, et genereerida mittekodeerivaid RNA molekule. Alternatiivne splaissimine on laialt kasutusel, et valmistada palju valke ühest geenist, tegemist on post-translatsioonilise geeniregulatsiooniga. Mõned intronid esindavad mobiilseid geneetilisi elemente ja võidakse lugeda kui näideteks isekast DNAst.

Intronite bioloogiline päritolu on selgusetu. Pärast esimest intronite avastust valke kodeerivates geenides eukarüootide rakutuumades, käis arutelu selle üle, kas intronid tänapäevastes organismides on pärit ühisest eellasest või on intronid üsna hiljuti evolutsiooniprotsessis tekkinud. On ka teine teooria: splaissosoom ja intron-ekson struktuurid geenides on jäänuk RNA maailmast. Käib arutelu ka selle üle milline neist hüpoteesidest on õigeim. Viimane populaarne konsensus hetkel on, et intronid on jäänud eukarüootsesse liini isekate elementidena.

Varajased genoomse DNA järjestuse uuringud paljudes organismides on näidanud, et intron-ekson struktuurid homoloogilistes geenides erinevates organismides võivad suuresti varieeruda. Hiljutisemad uuringud kogu eukarüootse genoomi kohta on näidanud, et intronite pikkus ja tihedus varieerub palju sugulasliikide vahel. Näiteks inimese genoom sisaldab keskmiselt umbes 8,4 intronit geeni kohta (139 418 genoomis), üherakuline seen Encephalitozoon cuniculi sisaldab ainult 0,0075 intronit geeni kohta (15 intronit genoomis)). Introneid on evolutsioonis ulatuslikult tekkinud ja/või kadunud evolutsioonis alates eukarüootide ühise eellase lahknemisest. Arvatavasti on see protsess selektsiooni tulem, kalduvusega intronite juurdetekkimisega suuremates liikides nende väiksemate populatsioonide tõttu ja vastupidine efekt toimub väiksemate liikide puhul (eriti üherakulistel liikidel). Bioloogilised faktorid mõjutavad ka millistes geenides intronid kaovad või juurde tekivad.

Intronite alternatiivne splaissimine geenides tekitab suuremat varieetilisust valkude järjestustes, mis transleeritakse ühest geenist, see lubab toota mitmeid erinevaid valke ühest geenist. Alternatiivse RNA splaissimise kontroll teostatakse erinevate signaalmolekulide abil, mis vastavad paljudele rakusisestele ja rakuvälistele signaalidele.

Intronid kui mobiilsed geneetilised elemendid

Intronid võivad evolutsioonis minna kaduma või tekkida juude nagu on selgunud paljude ortoloogiliste geenide uuringutest. Selgunud on kaks üldtunnustatud mehhanismi intronite kadumisest, pöördtranskriptaasi-vahendatud intronite kadu (Reverse Transcriptase-Mediated Intron Loss ehk RTMIL) ja genoomideletsioonid. Lõplikud mehhanismid intronite tekkimisest on kirjeldamata ja vastuolulised. Hetkel on teada vähemalt seitse intronite tekkemehhanismi: introni transpositsioon, transposooni insertsioon, tandem genoomi duplikatsioon, introni ülekanne, introni teke homoloogilise rekombinatsiooni tulemusel (DSBR rada), grupp II introni insertsioon ja intronisatsioon.

Introni transpositsiooni korral arvatav introni tekkemehhanism on kui splaissitud intron pöördsplaissub kas enda mRNA või mõne teise mRNA sisse, kus eelnevalt polnud intronit. Intronit sisaldav mRNA seejärel pöördtranskribeeritakse ja tulemuseks on intronit sisaldav cDNA, mis seejärel võib põhjustada intronitekke täieliku või osalise rekombinatsiooni tulemusena oma orignaalgeenilookusesse.

Transposooni insertsioonid võivad ka tulemuseks anda introni tekke. Kui transposoon asetub AGGT järjestusse, duplitseerub see järjestus mõlemal pool transposooni ning selline insertsioon võib introniseerida transposooni, rikkumata koodijärjestust.

Tandemgeeniduplikatsiooni korral doonor- ja aktseprotsplaissimissaitides (mõlemal on AGGT järjestusele sarnane järjestus) eksonisegmendis AGGT järjestuses tandemgeeniduplikatsioon genereerib kaks potentsiaalset splaissumissaiti. Kui splaissosoom selle koha ära tunneb, siis originaalse ja duplitseeritud AGGT vahel olev järjestus splaissitakse geeni koodijärjestust muutmata.

Introni ülekande korral saab pseudogeen või paraloogne geen introni ja siis kannab selle introni üle rekombinatsiooni teel õdeparaloogi, kust intron puudub.

Intronisatsiooni korral tekitavad mutatsioonid uued intronid varasematest eksonijärjestustest. Selle mehhanismi korral ei toimu insertsiooni või DNA generatsiooni.

Närvirakk

Neuron ehk närvirakk ehk neurotsüüt (kreekakeelsest sõnast νεῦρον neũron) on enamikul loomadel närvisüsteemi funktsionaalne üksus.

Närvikoe rakkudel on mitmeid ülesandeid, nad toodavad neurohormoone ja võtavad vastu, muundavad ja kannavad üle elektrilisi signaale, mida nimetatakse närviimpulssideks.

Närvirakkude võrgustikku ja selle uuenemist, aga ka patoloogilisi seisundeid reguleerib suuresti neurohumoraalne regulatsioon.

Närvirakud hakkavad organismis elama ja arenema looteeas: embrüogeneesis lootelehe välise kihi ektodermaalset päritolu rakkudest – neuroblastidest. Erinevalt paljudest teistest keharakkudest närvirakud pärast diferentseerumist oma elu jooksul rohkem ei jagune.

Tüüpilise neuroni ehk närviraku ehitus

Dendriit Rakukeha (soom) Akson Rakutuum Ranvier' kitsend Aksoni lõpp Schwanni rakk Müeliintupp

I gal närvirakul on tuuma sisaldav rakukeha ehk perikaarüon, dendriitideks kutsutavad lühikesed jätked, mis kannavad elektrilisi signaale rakukeha suunas, ja akson – pikk jätke, mis juhib signaale läbi sünapsi närvirakust välja.

Närviraku anatoomia

Praegu kehtivas inimese anatoomia standardis Terminologia Anatomicas kuulub neuron närvisüsteemi.

Närviraku ehitus

Närviraku ehitus

1. Karedapinnaline endoplasmaatiline retiikulum
2. polüribosoom
3. ribosoom
4. Golgi kompleks
5. rakutuum
6. nukleool
7. rakumembraan
8. mikrotuubul
9. mitokonder
10. siledapinnaline endoplasmaatiline retiikulum
11. aksonikoonus (inglise keeles axon hillock)
12. Schwanni raku tuum
13. sünaps (aksonsomaatiline)
14. sünapsid (aksondendriidiline)
15. dendriit
16. akson
17. neurotransmitter sünapsipilus
18. retseptor
19. sünaps
20. aktiinifilamendid
21. Schwanni raku müeliintupp
22. Ranvier' kitsend (ingl. k. node of Ranvier)
23. Presünaptiline terminal
24. Sünaptilised vesiikulid
25. Sünaps (aksonaksoniline)
26. Sünapsipilu (ingl. k. synaptic cleft)

Närviraku membraan

Närviraku membraanid on justkui peaaju 'suhtlusvõrgustikud' (ingl communication centers), kuna läbi nende närvirakud suhtlevad, lisaks kontrollivad membraanid toitainete sisenemise ja jääkainete väljutamise protsesse.

Närviraku membraanides mängivad olulist rolli kaks molekulide rühma: lipiidid ja valgud. Lipiidide fraktsioon koosneb peamiselt fosfolipiididest, glükolipiididest ja kolesteroolist.

Membraanivalgud aga moodustavad molekulaarseid üksusi, mis talitlevad membraaniretseptorite (näiteks opioidretseptorid), -kanalite ja ensüümidena.

Närvirakkude klassifikatsioon

Närvirakke võib eristada mitmete tunnuste alusel, sealhulgas geeni ekspressiooni, morfoloogia, neurotransmitterite profiili, membraani biofüüsikaliste omaduste, erutuvuse ja muude tunnuste põhjal.

Morfoloogiline klassifikatsioon

Närvirakud jagunevad väga erinevateks rühmadeks. Jätkete olemasolu ja nende koguse järgi liigitatakse närvirakud:

• unipolaarsed ehk ainujätkelised neuronid – üheainsa jätkega, millel on nii dendriidi kui ka aksoni ülesanne, neid leidub silma võrkkestas;
• bipolaarsed ehk kahejätkelised neuronid – üks dendriit ja üks akson, neid leidub silma võrkkestas;
• multipolaarsed neuronid – palju dendriite ja üks akson, levinuim neuronite vorm inimesel.
• pseudounipolaarsed neuronid – dendriit ja akson on arenemise käigus kattunud ühise kattega ja ei ole seega valgusmikroskoobis teineteisest eristatavad, neid leidub spinaalganglionites;

• 

  Morfoloogilised närvirakutüübid:
  1. Unipolaarne neuron
  2. Bipolaarne neuron
  3. Multipolaarne neuron
  4. Pseudounipolaarne neuron

Signaalitöötlus

• Aferentsed neuronid – vahendavad informatsiooni väliskeskkonnast ja organitest kesknärvisüsteemis. Vahel nimetatakse ka sensoorseteks neuroniteks.
• Interneuronid – ühendavad närvirakke kesknärvisüsteemis. Siia kuuluvad kõik rakud mis ei ole aferentsed ega eferentsed neuronid.
• Eferentsed neuronid – vahendavad informatsiooni närvisüsteemist efektorrakkudele (lihased). Vahel nimetatakse ka motoorseteks neuroniteks.

Neurotransmitterite kasutus

Närvirakke võib eristada kasutatava neurotransmitteri ehk neurovirgatsaine alusel 

• Glutamatergilised neuronid – närvirakud, mis kasutavad erutusvirgatsainet glutamaati.
• GABAergilised neuronid – närvirakud, mis kasutavad pidurdusvirgatsainet GABA (gamma-aminovõihape).
• Kolinergilised neuronid – närvirakud, mis kasutavad neurovirgatsainena atsetüülkoliini. Näiteks alfamotoneuronid, mis kontrollivad lihasrakkude tegevust, on kolinergilised neuronid.
• Dopaminergilised neuronid – närvirakud, mis kasutavad neurotransmitterina dopamiini. Näiteks mustaines (ladina k. Substantia nigra) paiknevad närvirakud, mis Parkinsoni tõve vältel degenereeruvad, on dopaminergilised neuronid.
• Serotonergilised neuronid – närvirakud, mis kasutavad neurovirgatsainena serotoniini.
• Peptidergilised neuronid – närvirakud, mis sünteesivad ning vabastavad neuropeptiide (näiteks neuropeptiid Y, oksütotsiin, oreksiin jne.).

Oluline on rõhutada, et üks närvirakk võib kasutada mitut neurotransmitterit/neuropeptiidi. Näiteks toitumiskäitumist reguleerivad hüpotalamuse neuropeptiid Y positiivsed neuronid vabastavad ka pidurdusvirgatsainet GABA.

Närvi-tüvirakud

Erinevalt enamikust rakkudest närvirakud ei jagune. Närvirakke vahetavad välja närvi-tüvirakud, mis liiguvad hipokampuse (hammaskääru) ja haistmissibula kaudu peajju ja mis valmistatakse seal ette uuteks närvirakkudeks.

Areng jätkub ka pärast (kuni kuu ja kauem) närvipesasse asumist ja järk-järgult ka organismi kasvades.

Katsed närvi-tüvirakkudega on näidanud, et need võivad teatud närvirakkude kahjustumise korral spetsialiseeruda ka neurogliia hulka liigitatud rakkudeks, näiteks astrotsüütideks, oligodendrotsüütideks, Schwanni rakkudeks jne.

Patoloogia

Inimestel seostatakse närvirakkudega mitmesuguseid patoloogilisi ja haiguslikke seisundeid. Parkinsoni tõve põhjustavad uurijate arvates peaaju erinevates piirkondades hävivad närvirakud.

Inimeste nakatumisel inimese herpesviirus 1-ga (HSV-1) säilivad viiruseosakesed närvirakkudes kogu elu. Viiruse aktiveerudes liiguvad herpesviiruse osakesed närvikiudu pidi nahale ja võivad põhjustada osadel inimestel huuleohatise teket.