تفاوت اگزون و اینترون: تعریف، 12 اختلاف بارز به همراه مثال

فهرست مطالب نمایش

برای درک تفاوت اگزون و اینترون ابتدا به تعاریف این میپردازیم:

تعریف اینترون

اینترون‌ها توالی‌هایی از DNA غیرکدکننده درون یک ژن هستند که هنگام پردازش محصول RNA در مرحله پیرایش RNA (RNA Splicing) حذف می‌شوند.

اصطلاح “اینترون” نشان دهنده ناحیه درون ژنی است که در یک ژن وجود دارد.
اصطلاح «اینترون» هم توالی‌های DNA درون ژن و هم توالی متناظر در رونوشت‌های RNA را نشان می‌دهد.

اینترون ها در ژنهای بسیاری از ارگانیسمهای یوکاریوتی و همچنین برخی از ویروسها یافت می‌شوند و در بیشتر ژنها از جمله ژنهایی که پروتئینها را تولید می‌کنند، rRNA و tRNA قرار دارند. اینترون در سلول پروکاریوتی وجود ندارد.

اینترون در ژنهای هسته‌ای کدکننده اکثر بی مهرگان آرواره‌دار “رایج” اما در برخی از ارگانیسم های یوکاریوتی “نادر” است.

همچنین، ژنومهای میتوکندری مهره داران آرواره دار فاقد اینترون هستند در حالی که ژنومهای موجود در سایر یوکاریوتها اینترون دارند.

پیرایش RNA، به عنوان یک فرآیند پردازش RNA که پس از رونویسی و قبل از ترجمه اتفاق می‌افتد، هنگام تولید پروتئین از ژنهای حاوی اینترون رخ می‌دهد.
انواع مختلفی از اینترون بر اساس آنالیز توالی آنها و آنالیز ژنتیکی و بیوشیمیایی وجود دارد.
چهار نوع رایج و معمول اینترون عبارتند از:
اینترونهای اسپلایسئوزوم در ژنهای کدکننده پروتئین هسته‌ای که توسط اسپلایسئوزومها حذف می‌شوند
اینترونهای tRNA در هسته و ژنهای tRNA در آرکی‌‎ها که توسط پروتئین‌ها حذف می‌شوند
اینترونهای گروه I که خودشان پیرایش میشوند و با کاتالیز RNA حذف می‌شوند
اینترونهای گروه II که خودشان پیرایش میشوند و با کاتالیز RNA حذف می‌شوند
همانطور که در یوکاریوتهای مختلف مشاهده شد، اینترونهای مختلف نیز در طول تکامل از بین میروند و بوجود می‌آیند.
اینترونها بسیار مهم هستند زیرا انواع پروتئین‌ها از طریق alternative splicingبسیار افزایش می‌یابد. alternative splicing یک مکانیسم مولکولی کنترل‌شده است که پروتئین‌های مختلف را از یک ژن واحد در یک سلول یوکاریوتی تولید می‌کند.
سطح بیان ژن در حضور اینترونها بسیار افزایش می یابد.
طبق گزارشات، رونوشت پیرایش شده نسبت به رونوشت پیرایش نشده سریعتر از هسته به سیتوپلاسم میرود.

با این حال، وجود اینترون‌ها در ژنوم ممکن است برای برخی سلول‌ها مشکل باشد، زیرا سلول‌ها باید انرژی زیادی مصرف کنند تا دقیقاً در موقعیت‌های صحیح با کمک تکنیک‌های پیچیده اسپلایسئوزومی، آن‌ها را کپی کرده و جدا کنند.

تعریف اگزون

اگزونها توالی‌هایی از DNA کدکننده پروتئین هستند که به کدون یا اطلاعات سنتز پروتئین نیاز دارند.

اصطلاح اگزون نشانگر ناحیه بیان شده موجود در ژنوم است.
ژنهای یوکاریوتی از اگزونهای کدکننده تشکیل شده‌اند که توسط اینترونهای غیر کدکننده از همدیگر جدا شده‌اند.
هنگام پیرایش RNA، اینترون بین اگزونها حذف می‌شود تا دو اینترون مختلف را به هم متصل کند و بعد برای RNA پیام رسان یا messenger RNA کد میفرستد.
به مجموعه اگزونهای موجود در ژنوم موجودات اگزوزوم می‌گویند.
اگزون ها شامل توالی ژنی کد کننده پروتئین و نواحی ترجمه نشده 5’ و 3’ می‌شوند.
هنگامی که این ژنها رونویسی شدند، RNA حاصل هم اگزون و هم اینترون دارد. سپس اینترون ها در پیرایش RNA حذف می‌شوند که منجر به تولید mRNA بالغ می‌شود.

بنابراین رونوشت‌های mRNA بالغ، دارای نواحی ترجمه نشده و اگزون هستند که اگزونها بخش کوچکی از کل توالی را تشکیل می‌دهند.

اگزونها در همه موجودات مختلف (مثل مهره داران آرواره‌‎دار تا ویروس) وجود دارند.

تنها 1% از کل ژنوم انسان از اگزون تشکیل شده و بقیه ژنوم شامل اینترون و DNA بین ژنی است.
برخی از اینترونها طی فرآیند exonization به اگزون تبدیل می‌شوند.
اگزونها در سنتز پروتئین بسیار مهم هستند، زیرا آنها حاوی کدون‌هایی هستند که پروتئین‌های مختلف را کد می کنند.
وجود اگزونها و اینترونها باعث می‌شود که در فرآیند alternative splicing یا پیرایش متناوب تنوع پروتئین‌های تولید شده از یک ژن افزایش یابد.
پیرایش متناوب باعث میشود توالی‌ها به شیوه‌های مختلف کنار هم قرار بگیرند و در نتیجه پروتئین‌های گوناگون ایجاد شود.
exon shuffling نیز فرآیندی شبیه به پیرایش متناوب است که در آن اگزون ها یا کروموزوم های خواهری در طول نوترکیبی جابجا می‌شوند.
پیرایش متناوب معمولاً در ژنهای انسانی رخ می‌دهد که یک نوع پروتئین غشایی را کد می‌کنند و در تنظیم ورود پتاسیم به سلول مویی نقش دارند.
این ژن از 35 اگزون تشکیل شده است که این اگزونها می توانند به روشهای مختلف با هم ترکیب شوند و بیش از 500 mRNA را از طریق reshuffling یک تا هشت اگزون، تشکیل دهند.

مقایسه اگزون و اینترون (جدول)

اساس مقایسه	اینترون	اگزون
تعریف	اینترون‌ها توالی‌های DNA غیرکدکننده درون یک ژن هستند که هنگام بلوغ محصول RNA توسط پیرایش RNA حذف می‌شوند.	اگزون ها توالی های DNA کد کننده پروتئین هستند که به کدون یا اطلاعات لازم برای سنتز پروتئین نیاز دارند.
نوع توالی	اینترونها توالی های غیرکدکننده ای هستند که هیچ پروتئینی را کد نمی‌کنند.	اگزونها توالی کد کننده پروتئین هستند که پروتئین‌های خاصی را کد می‌کنند.
موقعیت در DNA	اینترونها بین دو اگزون در یک توالی از DNA وجود دارند.	اگزونها توالی‌هایی هستند که پروتئین‌هایی را کد می کنند که بین نواحی ترجمه نشده یا دو اینترون وجود دارند.
توزیع	فقط در ژنومهای یوکاریوتی یافت می‌شوند.	در هر دو ژنوم یوکاریوتی و پروکاریوتی یافت می‌شوند.
موقعیت در سلول	اینترونها پس از جدا شدن از رونوشت mRNA در طول پیرایش RNA در هسته باقی می مانند.	پس از سنتز mRNA بالغ، اگزونها هسته را ترک می‌کنند تا به سیتوپلاسم برسند.
وجود و عدم وجود	اینترونها در DNA و رونوشتهای mRNA وجود دارند اما در mRNA های بالغ وجود ندارند.	اگزونها در DNA، رونوشتهای mRNA و RNA های بالغ وجود دارند.
حفظ و پایداری	توالی‌های موجود در اینترونها به اندازه توالی اگزونها حفظ شده‌اند. برخی از اینترونها ممکن است با فرآیند exonization به اگزون تبدیل شوند.	توالی‌های موجود در اگزونها به شدت حفظ شده اند.
مشارکت در سنتز	اینترونها در سنتز پروتئین دخالتی ندارند.	اگزونها در سنتز پروتئین نقش دارند.
تعداد	تعداد اینترون ها در ژنوم هسته ای نسبت به اگزون ها بیشتر است.	اگزون ها به مقدار کمتری نسبت به اینترون ها در ژنوم هسته ای وجود دارند.
ژنوم انسان	حدود 24 درصد از ژنوم انسان از اینترون ها تشکیل شده است.	تنها 1 درصد از ژنوم انسان از اگزون ها تشکیل شده است.
پیرایش متناوب	اینترون ها هنگام پیرایش متناوب حذف می‌شوند.	دو یا چند اگزون پس از پیرایش متناوب به هم متصل می‌شوند.
تشکیل ژنهای جدید	اینترون ها میتوانند ژنهای جدید ایجاد کنند زیرا مناطق کوتاه غیر کد کننده ممکن است از طریق نوعی فرآیند تکاملی پیوسته به ژنهای عملکردی تبدیل شوند.	اگزون ها ممکن استبه روشهای متفاوتی کنار هم قرار گیرند و توالی های مختلفی را ایجاد کنند که پروتئین‌های متفاوت را کد می کنند.