Gen phân mảnh
Lược sử

Từ những năm 1960 - 1970, đã có nhiều nghiên cứu về gen, giúp khoa học hiểu được mỗi gen mã hóa prôtein có ba vùng là: vùng điều hòa, vùng mã hóa và vùng kết thúc (xem hình bên).
Vùng điều hòa ở đầu 3’ của mạch gốc (cũng là đầu 5' ở mạch bổ sung) có 2 đoạn chính:
Đoạn khởi động phiên mã (promotor) là nơi RNA pôlymêraza nhận biết và liên kết để khởi động phiên mã. Nó có trình tự nuclêôtit phù hợp theo nguyên tắc bổ sung với đoạn nhận biết của RNA pôlymeraza tương ứng.
Đoạn điều hòa phiên mã có trình tự nuclêôtit đặc hiệu để prôtêin điều hòa bám vào khi cần bất hoạt gen này.
Vùng mã hoá mang thông tin về amino acid. Đó là chuỗi pôlynuclêôtit mang dãy các bộ ba mã di truyền. Tế bào nhân sơ có vùng mã hóa liên tục, nên gọi là gen không phân mảnh; còn tế bào nhân thực có vùng mã hóa không liên tục: gồm các đoạn intrôn không có mã xen kẽ với các đoạn êxôn có mã, nên gọi là gen phân mảnh, trong đó các bộ ba mã di truyền nằm gián đoạn do bị các intrôn xen vào.
Vùng kết thúc ở đầu 5’ của mạch gốc (cũng là đầu 3' ở mạch bổ sung) mang tín hiệu chấm dứt phiên mã.
Mô hình trên đã được chứng minh ở nhiều loài vi khuẩn. Do đó, người ta tưởng các loài nhân thực cũng như vậy. Tuy nhiên, một số thí nghiệm tiến hành vào những năm cuối của thập niên 1970 lại cho kết quả khác.
-        Nhà hóa sinh học Pháp Pierre Chambon và cộng sự mô tả vào năm 1977 rằng gen ovalbumin của gà mã hóa cho protein ovalbumin gồm 386 amino acid, nhưng RNA của nó lại ngắn hơn đáng kể so với gen tương ứng. Bởi thế đã xuất hiện giả thuyết "gen khảm", nghĩa là một gen có thể bị "khảm" những đoạn không phải là gen.
-        Các thí nghiệm của Richard J. Roberts và Phillip A. Sharp cũng như của Walter Gilbert cho nhận xét tương tự. Đặc biệt là khi áp dụng kĩ thuật lai axit nuclêic, các nhà nghiên cứu nhận thấy khi lai đoạn mạch đơn DNA gốc với chính mạch RNA do nó sinh ra, thì thu được mạch kép lai khá hoàn hảo, nhưng lại có vòng (loop) lồi lên giữa hai mạch đã liên kết. Điều này có nghĩa là gen dài hơn RNA của nó và đoạn dài hơn có thể đã bị cắt bỏ, tạo thành các đoạn DNA rác.
Những thành tựu nghiên cứu tiếp theo của Richard J. Roberts, Phillip A. Sharp và Walter Gilbert vào năm 1978 đã phát hiện ra êxôn, intrôn và tên "gen phân mảnh" xuất xứ từ đó. Cùng với các thành tựu khác, những nhà khoa học này đều đã nhận giải thưởng Nobel năm 1980.
Sau này, người ta đã phát hiện các loài sinh vật nhân thực ở bậc thấp, nhưng cũng có gen phân mảnh. Ngoài ra, người ta còn phát hiện quá trình tổng hợp tRNA cũng đòi hỏi chế biến như xử lý mRNA, nghĩa là nó cũng bị cắt bỏ những trình tự nuclêôtit nhất định, sau đó là thắt và nối. Nghĩa là gen gián đoạn không chỉ có ở gen cấu trúc tổng hợp mRNA, mà còn có ở gen tRNA và các loại khác.
Gen cấu trúc của vi khuẩn mang chuỗi mã hoá dài (long coding sequence) gọi là gen liên tục hoặc gen không phân mảnh (hình bên, chú thích A), nên sau khi phiên mã là có thể tạo ra ngay mRNA làm khu hoặc ôn dịch mã, vì mRNA chỉ mang dãy liên tục các bộ ba mã di truyền; thậm chí phiên mã có thể tiến hành cùng lúc với dịch mã do không bị màng nhân ngăn cách. Nhưng ở sinh vật nhân thực, thì phiên mã xong mới chỉ tạo thành RNA sơ khai (pre-RNA), mang các đoạn "thừa" cho dịch mã là những intrôn, nên RNA sơ khai bao giờ cũng phải qua quá trình chế biến mới tạo ra RNA trưởng thành (mature RNA).