İntron, bir genin amino asitleri kodlamayan bölümüdür. Bitki ve hayvan hücrelerinde, çoğu gen dizisi bir veya daha fazla intron içermektedir. Başka bir deyişle, intronlar, bir RNA transkriptinin veya onu kodlayan DNA’nın kodlamayan bölgeleridir ve translasyondan önce splayz mekanizması (Gene Splicing) ile elimine edilir (Şekil 1). İntron kelimesi, intragenik bölge teriminden, yani bir genin içindeki bir bölgeden türemiştir. İntron terimi, hem bir gen içindeki DNA dizisini hem de RNA transkriptlerindeki diziyi ifade eder (Şekil 2).

Şekil 1. İntron ve ekzon bölgeleri gen splayz mekanizmasıyla yeniden düzenlenerek olgun mRNA oluşturulur.

RNA splayz işleminden sonra son olgun RNA’da bir araya gelen diziler eksonlardır. Gen dizisinin proteinde ifade edilen kısımlarına ekson adı verilir.

İntronlar, çoğu organizmanın ve birçok virüsün genlerinde bulunur. Proteinleri, ribozomal RNA (rRNA) ve transfer RNA (tRNA)’yı oluşturanlar da dahil olmak üzere çok çeşitli genlerde bulunabilir.

İntronlar ilk olarak adenovirüsün protein kodlayan genlerinde keşfedilmiş ve daha sonra transfer RNA ve ribozomal RNA genlerini kodlayan genlerde tanımlanmıştır. İntronların artık tüm biyolojik alemlerdeki organizmalar ve virüsler boyunca çok çeşitli genlerde meydana geldiği bilinmektedir.

İntronlar protein ürünlerini kodlamasa da, gen ekspresyonunun düzenlemesinin ayrılmaz bir parçasıdır. Bazı intronlar, kodlamayan RNA molekülleri oluşturmak için splayzdan sonra ek işlemlerle işlevsel RNA’ları kendileri kodlar. Alternatif splayz, tek bir genden çok sayıda protein üretmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, bazı intronlar, ”Nonsense-mediated decay” mekanizması ve mRNA’ların sitozole çıkması gibi çok çeşitli gen ekspresyonunu düzenleyici işlevlerde önemli roller oynarlar. Bazı intronların, intron aracılı güçlendirme (IME: intron-mediated enhancement) olarak bilinen bir işlemle içerdikleri genin ekspresyonunu arttırdığı bilinmektedir.

Çok çeşitli organizmalardan genomik DNA dizileri üzerine yapılan çalışmalar, farklı organizmalardaki homolog genlerin intron-ekzon yapısının büyük ölçüde değişebileceğini göstermektedir. Tüm ökaryotik genomlarla ilgili yeni çalışmalar, intronların uzunluklarının ve yoğunluğunun (intronlar/gen) ilgili türler arasında önemli ölçüde değiştiğini göstermiştir. Örneğin, insan genomu ortalama 8,4 intron/gen (genomda 139,418) içerirken, tek hücreli mantar Ensefalitozoon cuniculi yalnızca 0,0075 intron/gen (genomda 15 intron) içerir.

Şekil 2. DNA ve RNA yapısındaki intron ve ekzonlar.

DNA’nın aktif olarak kopyalanmış bölgeleri sıklıkla DNA hasarına karşı savunmasız olan R-loop yapıları oluşturur. Yüksek oranda ifade edilen maya genlerinde, intronlar R-loop oluşumunu ve DNA hasarının oluşumunu engeller. Hem maya hem de insanlarda genom çapında yapılan analizde, intron içeren genlerin, benzer ekspresyona sahip intronsuz genlere kıyasla azalmış R-loop düzeylerine ve azalmış DNA hasarına sahip olduğunu ortaya koymuştur.

Kaynaklar:

• Bonnet A, Grosso AR, Elkaoutari A, et al. Introns Protect Eukaryotic Genomes from Transcription-Associated Genetic Instability. Mol Cell. 2017;67(4):608-621.e6. doi:10.1016/j.molcel.2017.07.002
• Mourier T, Jeffares DC. Eukaryotic intron loss. Science. 2003;300(5624):1393. doi:10.1126/science.1080559
• Ghosh S., Sinha J.K. (2017) Intron. In: Vonk J., Shackelford T. (eds) Encyclopedia of Animal Cognition and Behavior. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-47829-6_70-1
• Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. Molecular Biology of the Cell. 4th edition. New York: Garland Science; 2002. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21054/
• Gilbert, W. Why genes in pieces?. Nature 271, 501 (1978). https://doi.org/10.1038/271501a0
• Kinniburgh AJ, Mertz JE, Ross J. The precursor of mouse beta-globin messenger RNA contains two intervening RNA sequences. Cell. 1978;14(3):681-693. doi:10.1016/0092-8674(78)90251-9
• David Rearick, Ashwin Prakash, Andrew McSweeny, Samuel S. Shepard, Larisa Fedorova, Alexei Fedorov, Critical association of ncRNA with introns, Nucleic Acids Research, Volume 39, Issue 6, 1 March 2011, Pages 2357–2366, https://doi.org/10.1093/nar/gkq1080
• Bicknell, A.A., Cenik, C., Chua, H.N., Roth, F.P. and Moore, M.J. (2012), Introns in UTRs: Why we should stop ignoring them. Bioessays, 34: 1025-1034. doi:10.1002/bies.201200073
• Cenik C, Chua HN, Zhang H, et al. Genome analysis reveals interplay between 5’UTR introns and nuclear mRNA export for secretory and mitochondrial genes. PLoS Genet. 2011;7(4):e1001366. doi:10.1371/journal.pgen.1001366
• Penny D, Hoeppner MP, Poole AM, Jeffares DC. An overview of the introns-first theory. J Mol Evol. 2009;69(5):527-540. doi:10.1007/s00239-009-9279-5
• CAVALIER-SMITH, T. Selfish DNA and the origin of introns. Nature 315, 283–284 (1985). https://doi.org/10.1038/315283b0
• İntron-1
• İntron-2
• İntron-3