עבוד שבבי - מאמר גולש

בשנת 1977 התחילו לדבר על זה שכנראה לעבוד שבבי יש יותר מדרך אחת להתבטא. תוך חודש ימים התברר שזה אחד הגילויים החשובים כי פתאום הבינו באיזו מידה מורכבות ביטוי הגנום גבוהה יותר הודות לשחבור. באותו זמן כל שיכלו לעשות זה להסתכל במיקרוסקופ אלקטרוני על דנ"א ודנ"א של נגיפים על מנת לבדוק אם השרשרת שרואים יותר עברה או פחות עבה- כי היו קיפולים בשרשרת והיו אזורים שנראו לכאורה יותר דקים. היו ניסויים שהראו איפה בדיוק יש אזורים של עיבוד שבבי וזאת מכיוון שהדנ"א הראה לולאות שאין בעיבוד שבבי. העובדה היא שהדנ"א יצר לולאות יותר דקות והיו אזורים בהם השרשרת הייתה יותר עבה. בזכות זה הכירו במעבדות בתהליך ה- splicing.

בתא יש תווך מאוד צפוף, כל המולקולות מתחלקות אחת מול השנייה, נצמדות ונפרדות בתחרות מאוד גבוהה. למעשה התחרות הזאת הכרחית בגלל שלעיבוד שבבי תמיד יש אזורים קומפלמנטרים לדנ"א. לחלבונים בסביבה יש תפקיד אחד מרכזי והוא לשמור על העיבוד שבבי פתוח כדי שיוכל לפעול ולהתארעובד באופן תקין. חלבונים שנצמדים בד"כ לעיבוד שבבי נקראים hnRNP. חומצות גרעין באופן מוחלט טעונות שלילית ואפשר להגיד שהן נקשרות לחלבונים בגלל חומצות אמינו טעונות חיובית. אבל זה מעבר לזה, בתא האאוקריוטי נוצר מבחר מצומצם של חלבונים שמסוגלים להיות מעורבים בתהליכי עיבוד של העיבוד שבבי ויכולים לעשות את התפקיד שלהם לא רק על עיבוד שבבי אחד אלא על כולם, המבחר מאוד גדול. באופן הזה יש חסכון באנרגיה בתא.

אם מסתכלים על חלבוני hnRNP, קל לראות שהדנ"א צמוד להרבה מאוד חלבונים. כל דבר צריך להידחק בו על מנת להיכנס לעיבוד שבבי ולתפקד.

תהליכים שעוברים על תעתיק עיבוד שבבי בתא אאוקריוטי:

אקסונים- כל רצף שנמצא בתעתיק העיבוד שבבי ונמצא במסנג'ר עיבוד שבבי.

אינטרונים- רצף משועתק, נמצא בתעתיק העיבוד שבבי אבל לא במסנג'ר עיבוד שבבי.

ההגדרות האלה לא קבועות, יכולות להיות צורות שונות של שחבור שבחלק מהם אקסונים יצאו מהתעתיק עם האינטרונים. תמיד יש כיווניות- מתחיל ב-'5 ומסתיים ב-'3. העובד צריך "לדעת" איפה להתחיל את תהליך השעתוק, איפה לסיים אותו ולהחליט בדרך מה לחתוך ולהדביק לתוצר העיבוד שבבי.

גנים נקראים גם transcription units.

התהליך מתחיל בשעתוק- העתקת כל הרצף מתחילת האסון הראשון עד אזור הטרמינציה ומעבר לו. תמיד השעתוק נמשך קצת יותר. בזמן השעתוק, בצמוד לתחילתו יחול תהליך של הגנה על קצה '5, זהו ה- cap שבו קשורים שני בסיסים בקשר פוספאטי. הקצוות הכי פגיעים ולכן חשוב להעובד עליהם. התעתיק נוצר ובעצם הוא עדיין מכיל אזורים שהם האינטרונים. הם בד"כ הרבה יותר גדולים מהאקסונים- בממוצע עיבוד שבבי קטן פי 5 מהרצף שממנו הוא נוצר. גם לאינטרונים יש חשיבות רבה אבל בכל זאת אם לא מגיעים לתעתיק הסופי. בשלב הבא יש הדבקה של האקסונים יחד, אבל לפני כן יש הגדרה של קצה '3- יופיע אנדו נוקלאז שמכיר רצף קבוע (רצפי קונצנזוס) שמופיע ברוב התעתיקים באזור הקרוב לטרמינציה ונותן איתות לאנדו נוקלאז לחתוך את השרשרת. כך נוצר קצה '3. גם עליו צריך להעובד וזה נעשה באמצעות זנב polyA. בערך 32 נוקליאוטידים ומעלה(ביונקים הממוצע הוא בין 200 ל-250).

בגנים ארוכים מאוד תהליך ה- splicing חל במקביל לשעתוק. הוא תמיד ישמור על הסדר, גם בחיתוך האקסונים מתחברים באותו סדר שהיו בתעתיק. יש גנים שיחכו עד סוף השרשרת ואז יהיה splicing אבל יש גנים מאוד גדולים שבהם הכל מתרחש במקביל.

כדי לגרום ל- splicing צריך הרבה יותר מחריטה אחד. מייצרים חלקיק בגודם ריבוזום שנקרא ספלייסוזום spliceosome. כיום יש מגוון ענק של גנים. החלבונים האלה צריכים להכיר המון סוגים של עיבוד שבבי. תהליך ה-splicing צריך להיות מדויק מאוד ברמה האטומית. יחד עם זאת רצוי שמעט חלבונים יכירו הרבה תעתיקים. זה נעשה ע"י קשרים מאוד רופפים. אם האינטראקציה כל כך רופפת זה לא כל כך חשוב איזה רצף נקשר. ה-splicing מדויק בגלל שיש אינטראקציה רופפת לחלבונים עם יותר מאתר קישור אחד. הספלייסוזום האינטראקציות מאוד מדויקות כי יש גם קשר בין החלבונים עצמם. עם הרבה אינטראקציות הקשרים כבר יותר חזקים.

רק אחרי תהליך ה- capping והוספת polyA מתרחש תהליך השחבור והוצאת האינטרונים