Intron je nekodirajoče zaporedje v genu. Gre za katero koli nukleotidno zaporedje znotraj gena, ki se odstrani pri spajanju RNK, da dobimo končni izdelek RNK gena. Izraz intron se nanaša tako na zaporedje DNK v genu kot na ustrezno zaporedje v transkriptih RNK.

Zaporedja kodirajoče DNK, ki se po spajanju RNK združijo v končno RNK, so eksoni. Eksoni običajno kodirajo aminokisline v končnem polipeptidu oziroma beljakovini, vendar lahko vsebujejo tudi nerkodirajoče regije, kot so 5' in 3' nedelujoči konci.

Introni so prisotni v genih večine evkariontnih organizmov in številnih virusov. Lahko se pojavljajo v genih, ki kodirajo beljakovine, ribosomsko RNK (rRNA) in prenosno RNK (tRNA). Rezanje RNA poteka po transkripciji in pred prevajanjem v beljakovine.

  • Introni: deli gena, ki se zavržejo: nedelujoči deli.
  • Eksoni: deli gena, ki se izražajo: deli gena, ki kodirajo aminokislinska zaporedja v beljakovini.

Kako introni delujejo (mehanizem spajanja)

Večina intronov se odstrani s kompleksnim procesom, ki ga imenujemo splicing. Pri evkariontih to opravi spliceosom — velika ribonukleoproteinska struktura, sestavljena iz majhnih jedrnih ribonukleoproteinov (snRNP, npr. U1, U2, U4, U5, U6) in številnih beljakovin. Spliceosom prepozna konsenzusne signale na mejah introna (običajno 5' končna dvojica GU in 3' končna dvojica AG ter značilno mesto s »branch point« adeninom). Med spajanjem se intron zloži v zanko (lariat), nato pa se izreže in eksoni združijo.

Poleg spliceosoma obstajajo tudi samospajajoči introni (npr. skupini I in II), ki so ribozimi in se lahko odstranijo brez proteinov.

Vrste intronov

  • Klasični evkariontski introni, ki jih odstranjuje spliceosom (GU–AG introni so najpogostejši).
  • Samospajajoči introni (group I in group II), ki so sposobni samopostrežnega izrezovanja.
  • Različne dolžine in zapletenosti: introni so lahko zelo kratki (nekaj deset baz) ali zelo dolgi (tisoče baz), odvisno od organizma in gena.

Zakaj so introni pomembni

  • Alternativno spajanje: Prisotnost intronov omogoča, da iz enega pre-mRNA nastane več različnih izrezkov z različnimi kombinacijami eksonov. Tako se poveča raznolikost proteomov iz omejenega števila genov.
  • Regulacija izražanja: Introni lahko vsebujejo regulatorne elemente (enhancerje, silencerje) ali motive za vezavo beljakovin in RNA, ki vplivajo na stopnjo transkripcije, obdelavo RNK, transport in stabilnost.
  • Vir nekodirajočih RNA: Nekateri introni so izvor majhnih RNA (npr. snoRNA, microRNA), ki imajo lastne regulacijske funkcije.
  • Evolucijska vloga: Introni olajšajo preureditve genetike (eksone lahko delujejo kot moduli), omogočajo akumulacijo mutacij brez neposrednega škodljivega učinka na beljakovino in lahko služijo kot mesta vstavljanja mobilnih elementov.
  • Klinčna izpostavitev: Napake v spajanju (mutacije v intronskih ali eksonskih splicing signalih) so vzrok za številne genske bolezni. Razumevanje spajanja je zato pomembno za diagnostiko in razvoj terapij (npr. antisense oligonukleotidi, ki spreminjajo spanje).

Razlike med organizmi

Gostota in dolžina intronov se močno razlikujeta med vrstami. Evkarionti, zlasti višji organizmi (rastline, žuželke, sesalci), imajo pogosto številne in dolge introne. Prokarionti (bakterije) na splošno intronov nimajo ali jih imajo zelo malo. Nekateri virusi imajo introne v svojih genomih, še posebej tisti, ki okužijo evkarionte.

Zgodovina odkritja

Za odkritje intronov sta Phillip Sharp in Richard Roberts leta 1993 prejela Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino. Izraz intron je uvedel ameriški biokemik Walter Gilbert.

Raziskave intronov so še vedno aktivno področje genetike in molekularne biologije — od osnovnega razumevanja mehanizmov spajanja do njihove uporabe v biotehnologiji in medicini.