Uçbirleştirme (genetik)

Genetikte uçbirleştirme (İngilizce splicing) transkripsiyon sonrasında RNA'daki bazı bölümlerin (intron'ların) çıkartılıp kalan kısımlarının (eksonların) birleştirilmesidir. Ökaryotlarda uçbirleştirme sonucunda prekürsör mesajcı RNA (pre-mRNA) ergin mesajcı RNA'ya dönüşür, bu da protein sentezinde kullanılır. Uçbirleştirme bir dizi biyokimyasal tepkimeden oluşur, bunlar splisozom adı verilen bir snRNP (İngilizce small nuclear ribonucleo-proteins, küçük çekirdeksel ribonükleoproteinler)  kompleksi tarafından katalizlenir.
RNA'dan parçaların çıkarılıp kalan kısımların uçlarının birleştirilmesi süreci 1977'de Philip Sharp ve Richard J. Roberts tarafından bağımsız olarak keşfedildi. Sharp ve Roberts bu kesiflerinden dolayı 1993'te Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülünü kazandılar.

Etimoloji

RNA'dan parçaların çıkarılıp kalan kısımların birleştirilmesi sürecini tarif etmek için kullanılan İngilizce sözcük, splicing ("splaysing" okunur; Almanca splissen 'den türeme), orijinal anlamıyla bir denizcilik terimi olup, kopmuş bir halatı tamir etmek amacıyla iki ucunu birleştirme işlemi (halat dikişi) için kullanılır.  Bu denizcilik terimi, zaman içinde kalas, demiryolu rayı gibi başka cisimlerin uçlarının birleştirilmesi için, ve 20 y.y.'da sinemacılıkta kopan filmin tamiri ve elektrik kablo birleştirmesi için kullanılmıştır (bkz. uç birleştirme (anlam ayrımı)).  RNA'da ekson ve intronların keşfi üzerine bu terime ekson uçlarının birleştirilmesi kavramı da yüklenmiştir. Bu biyolojik olguya Fransızca ve Almanca'da bulunmuş karşılıklar, épissage ve  spleißen de aynı sekilde, genel kapsamlı "uç birleştirme" anlamını taşımaktadır.  Splicing için Türkçede karşılık henüz yerleşmediği için, buradaki metinde, aynı anlam yükleme süreci uygulanarak "uçbirleştirme" terimi kullanılmıştır.

Uçbirleştirme yolları

Doğada RNA uç birleştirmesi birkaç yolla gerçekleşir.  Uç birleştirmenin tipi çıkartılacak intronun yapısı ve bu tepkime için gereken katalizöre bağlıdır.  Hangi yol kullanılırsa kullanılsın, çıkartılan intron kullanılmadan yıkıma uğrar.

Öz-uçbirleştirme

Öz-uçbirleştirme (İngilizce self-splicing), veya otokatalitik uçbirleştirme, ribozim oluşturabilen ender intronlarda meydana gelir, bunlarda splisozomun katalizörlük işlevi yalnızca RNA tarafından sağlanır.  İki cins öz-uçbirleştiren intron vardır, bunlar Grup I ve Grup II katalitik intron diye adlandırılır.  Grup I ve II intronların kullandığı mekanizma bir protein varlığını gerektirmese de uçbirleştirmenin yanlışsız olabilmesi için ATP gereklidir.  Bu ATP'nin üretilmesi için çeşitli metabolizma enzimleri gereklidir.
Grup I intronlu uçbirleştirmede iki transesterifikasyon tepkimesi vardır:
1) GDP, GTP veya GMP gibi bir kofaktörde yer alan bir guanin nükleozitin 3' OH grubu, 5' uçbirleşme konumundaki fosfata bağlanır.
2) İntronun 5' ucundaki 3' OH grubu bir nükleofil olur, ikinci bir transesterifikasyon ile iki ekson birleşir. İntron, lineer bir parça olarak salınır.
Grup II intronlu uçbirleştirmenin mekanizması ise şöyledir:
1) İntrondaki belli bir adenozinin '2 OH grubu, 5' uçbirleştirme konumuna saldırır, böylece "kement" (lariat) oluşturur.
2) Eksonun 5' ucundaki nukleotidin 3' OH grubu, 3' uçbirletirme konumumu ile ikinci bir transesterifikasyonu tetikler, böylece iki ekson birleşir, intron ise kement biçimli bir parça olarak salınır.

tRNA uçbirleştirmesi

tRNA uçbirleştirmesi, veya tRNA-benzeri uçbirleştirme, genelde tRNA'da meydana gelen ender bir uçbirleştirme biçimidir.
Uçbirleştirme tepkimesinin mekanizması splisozomal ve öz-uçbirleştirme yollarından farklıdır.  RNA, ribonükleaz tarafından kesilir, eksonlar ligazlar tarafından birleştirilir.  Bu tip uçbirleştirmenin katalizlenmesi için herhangi bir RNA unsur gerekli değildir.

Uçbirleştirmenin deneysel manipülasyonu

Uçbirleştirme tepkimesindeki aşamalar deneysel olarak değişirilebilir. Bu amaçla, snRNP bağlanma konumlarını, kementi kapatan dal noktası nükleotidi veya uçbirleştirme düzenleyici eleman bağlanma konumlarını bloke edecek ters-anlamlı (İng. anti-sense)  oligonükleotit veya oligonükleotit türevleri 
kullanılabilir.

Proteinlerde uçbirleştirme

Proteinlerde de uçbirleştirme olabilir.  Bunun biyokimyasal mekanizması RNA uçbirleştirmesinden tamamen farklıdır.  Proteinin intein olarak adlandırılan belli bir bölümü, çıkartılır; ekstein olarak adlandırılan proteinin kalan kısımları birleşir.  Protein uçbirleştirmesi ekmek mayasında gözlemlenmiştir.