Exón

Un exón es cualquier parte de un gen que formará parte del ARN maduro final producido por ese gen después de que se hayan eliminado los intrones mediante empalme de ARN. El término exón se refiere tanto a la secuencia de ADN dentro de un gen como a la secuencia correspondiente en las transcripciones de ARN. En el empalme de ARN, los intrones se eliminan y los exones se unen covalentemente entre sí como parte de la generación del ARN maduro. Así como el conjunto completo de genes de una especie constituye el genoma, el conjunto completo de exones constituye el exoma.

Historia

El término exón deriva de la región expresada y fue acuñado por el bioquímico estadounidense Walter Gilbert en 1978: "La noción de cistrón... debe ser reemplazada por la de una unidad de transcripción que contiene regiones que se perderán del mensajero maduro, que sugiero que llamar intrones (por regiones intragénicas) - alternando con regiones que se expresarán - exones".

Esta definición se hizo originalmente para las transcripciones de codificación de proteínas que se empalman antes de traducirse. Más tarde, el término pasó a incluir secuencias eliminadas de rRNA y tRNA, y otro ncRNA, y también se usó más tarde para moléculas de RNA que se originan en diferentes partes del genoma que luego se ligan mediante empalme trans.

Contribución a los genomas y la distribución del tamaño.

Aunque los eucariotas unicelulares como la levadura no tienen intrones o tienen muy pocos, los metazoos y especialmente los genomas de vertebrados tienen una gran fracción de ADN no codificante. Por ejemplo, en el genoma humano solo el 1,1 % del genoma está atravesado por exones, mientras que el 24 % está en intrones, y el 75 % del genoma es ADN intergénico. Esto puede proporcionar una ventaja práctica en el cuidado de la salud asistido por ómica (como la medicina de precisión) porque hace que la secuenciación del exoma completo comercializado sea un desafío más pequeño y menos costoso que la secuenciación del genoma completo comercializado. La gran variación en el tamaño del genoma y el valor C entre las formas de vida ha planteado un desafío interesante llamado el enigma del valor C.

En todos los genes eucariotas en GenBank, hubo (en 2002), en promedio, 5,48 exones por gen codificante de proteína. El exón promedio codificaba entre 30 y 36 aminoácidos. Mientras que el exón más largo en el genoma humano tiene una longitud de 11555 pb, se ha encontrado que varios exones tienen solo 2 pb de longitud. Se ha informado de un exón de un solo nucleótido del genoma de Arabidopsis. En los seres humanos, al igual que el ARNm codificador de proteínas, la mayoría del ARN no codificante también contiene varios exones.

Estructura y función

En los genes que codifican proteínas, los exones incluyen tanto la secuencia codificante de proteínas como las regiones no traducidas (UTR) 5′ y 3′. A menudo, el primer exón incluye tanto el 5′-UTR como la primera parte de la secuencia de codificación, pero en algunos genes se encuentran exones que contienen solo regiones de 5′-UTR o (más raramente) 3′-UTR, es decir, los UTR pueden contener intrones.. Algunas transcripciones de ARN no codificantes también tienen exones e intrones.

No es necesario que los ARNm maduros que se originan a partir del mismo gen incluyan los mismos exones, ya que se pueden eliminar diferentes intrones en el pre-ARNm mediante el proceso de corte y empalme alternativo.

La exonización es la creación de un nuevo exón, como resultado de mutaciones en los intrones.

Enfoques experimentales utilizando exones

La captura de exones o 'captura de genes' es una técnica de biología molecular que explota la existencia del empalme intrón-exón para encontrar nuevos genes. El primer exón de un gen 'atrapado' se empalma en el exón que está contenido en el ADN de inserción. Este nuevo exón contiene el ORF para un gen informador que ahora se puede expresar usando los potenciadores que controlan el gen objetivo. Un científico sabe que se ha atrapado un nuevo gen cuando se expresa el gen informador.

El empalme se puede modificar experimentalmente para que los exones específicos se excluyan de las transcripciones de ARNm maduro bloqueando el acceso de las partículas de ribonucleoproteína nuclear pequeña (snRNP) que dirigen el empalme al pre-ARNm utilizando oligos antisentido de Morpholino. Esto se ha convertido en una técnica estándar en la biología del desarrollo. Los oligos de morfolino también pueden dirigirse para evitar que las moléculas que regulan el empalme (p. ej., potenciadores de empalme, supresores de empalme) se unan a pre-ARNm, alterando los patrones de empalme.

Mal uso común del término

Los usos incorrectos comunes del término exón son que "los exones codifican para proteínas", o "los exones codifican para aminoácidos" o "los exones se traducen". Como se indica en este artículo, los exones pueden convertirse en parte de un ARN no codificante o en la región no traducida de los ARNm. Estas definiciones incorrectas (febrero de 2022) se encuentran en fuentes secundarias de buena reputación en general NHGRI, Nature.