La chimica dello splicing dell'RNA

I confini tra gli esoni e gli introni sono marcati da sequenze nucleotidiche specifiche all'interno del pre-mRNA. Queste sequenze specificano dove avverrà lo splicing e sono dette sito di splicing 5', in quanto sono posizionate al limite all'estremità 5' dell'introne. Il confine introne-esone all'estremità 3' dell'introne è marcato, invece, dal sito di splicing 3'. Comunque, per lo splicing è richiesta una terza sequenza chiamata punto di ramificazione, che si trova all'interno dell'introne, di solito vicino alla sua estremità 3' ed è seguita da un segmento di polipirimidine. Chimicamente, il meccanismo di splicing avviene tramite due reazioni successive di transesterificazione, in cui alcuni legami fosfodiesterici all'interno del pre-mRNA vengono rotti ed altri nuovi vengono formati. La prima reazione è iniziata dal 2' OH della A conservata al punto di ramificazione. Questo gruppo agisce attraverso un attacco nucleofilo del gruppo fosfato della G conservata nel sito di splicing 5'. Conseguentemente, il legame fosfodiesterico tra lo zucchero e il fosfato alla giunzione tra l'introne e l'esone viene tagliato e l'estremità 5' libera dell'introne viene unita alla A del punto di ramificazione. Da notare che l'esone 5' viene rilasciato nella prima reazione di transesterificazione. Nella seconda reazione, l'esone 5' (o più precisamente l'OH al 3' appena liberato dall'esone 5') cambia ruolo e diventa un nucleofilo che attacca il gruppo fosfato al sito di splicing 3'. Questa seconda reazione ha due conseguenze: unisce gli esoni 5' e 3' e libera l'introne che funge da gruppo uscente ed ha forma di un cappio. In generale, si è visto che vi è la rottura e la formazione di due legami fosfodiesterici, quindi non vi è bisogno di energia per la chimica di questo processo. Tuttavia è necessaria una grande quantità di ATP per il corretto assemblaggio e funzionamento del macchinario di splicing. Infine, bisogna dire che la reazione procede sempre in avanti per due motivi: 1) si aumenta l'entropia dividendo la singola molecola di pre-mRNA in due molecole, ovvero l'mRNA e l'esone a cappio, e 2) l'introne liberato viene subito degradato e perciò non è più disponibile per la reazione inversa. Comunque, nella descrizione della chimica dello splicing abbiamo visto come il sito di splicing 5' venga unito al sito di splicing al 3' dell'esone immediatamente successivo. Questo però non sempre accade. In quanto, nello splicing alternativo, alcuni esoni possono essere saltati e un dato esone può essere unito ad un altro esone molto più a valle. In altri casi, due esoni provenienti da due molecole di RNA distinte possono essere uniti tramite un processo chiamato splicing in trans (molto comune nei nematodi).