อินทรอนคือลำดับนิวคลีโอไทด์ ใดๆ ภายในยีนที่ไม่แสดงออกหรือไม่ทำงานในผลิตภัณฑ์ RNA สุดท้าย คำว่าอินทรอนมาจากคำว่าintragenic region ซึ่งหมายถึงบริเวณภายในยีน^{[ 1 ]}คำว่าอินทรอนหมายถึงทั้งลำดับ DNA ภายในยีนและลำดับ RNA ที่สอดคล้องกันใน RNA ท รานสคริปต์^{[ 2 ]}ลำดับที่ไม่ใช่อินทรอนที่เชื่อมต่อกันโดยกระบวนการ RNA นี้เพื่อสร้าง RNA ที่สมบูรณ์เรียกว่าเอ็กซอน^{[ 3 ]}

อินทรอนพบได้ในยีนของยูคาริโอต ส่วนใหญ่ และไวรัสยูคาริโอตหลายชนิด และสามารถพบได้ทั้งในยีนที่สร้างโปรตีนและยีนที่ทำหน้าที่เป็นอาร์เอ็นเอ ( ยีนที่ไม่สร้าง โปรตีน ) อินทรอนมีสี่ประเภทหลัก ได้แก่ อินทรอน tRNA, อินทรอนกลุ่ม I, อินทรอนกลุ่ม II และอินทรอนสไปโซโซม (ดูด้านล่าง) อินทรอนพบได้น้อยในแบคทีเรียและอาร์เคีย ( โปรคาริโอต )

^{อินทรอนถูกค้นพบครั้ง แรก}ในยีนที่เข้ารหัสโปรตีนของอะดีโนไวรัส [ ^{4 ] [ 5 ]}และต่อมาถูกระบุในยีนที่เข้ารหัส RNA ถ่ายโอนและยีน RNA ไรโบโซม ปัจจุบันเป็นที่ทราบกันว่าอินทรอนเกิดขึ้นในยีนหลากหลายชนิดทั่วทั้งสิ่งมีชีวิต แบคทีเรีย^{[ 6 ]}และไวรัสในอาณาจักรชีวภาพทั้งหมด

ข้อเท็จจริงที่ว่ายีนถูกแบ่งหรือถูกขัดจังหวะโดยอินทรอนนั้นถูกค้นพบโดยอิสระในห้องปฏิบัติการหลายแห่งในปี 1977 รวมถึงห้องปฏิบัติการที่ดำเนินการโดยPhillip Allen SharpและRichard J. Robertsซึ่งพวกเขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ ร่วมกัน ในปี 1993 ^{[ 7 ]}ห้องปฏิบัติการอื่นๆ ที่มีส่วนร่วมในการค้นพบนี้ ได้แก่ ห้องปฏิบัติการของLouise ChowและThomas Brokerงานส่วนใหญ่ในห้องปฏิบัติการของ Sharp ทำโดยSusan Berget นักวิจัยหลัง ปริญญา เอก ^{[ 8 ] [ 9 ]}

คำว่าอินทรอนได้รับการแนะนำโดยนักชีวเคมี ชาวอเมริกัน Walter Gilbert : ^{[ 1 ]}

"แนวคิดเรื่องซิสตรอน [เช่น ยีน] ... จะต้องถูกแทนที่ด้วยแนวคิดเรื่องหน่วยการถอดรหัสที่มีบริเวณที่จะสูญหายไปจากสารส่งสัญญาณที่เจริญเต็มที่ – ซึ่งผมขอเสนอให้เรียกว่า อินทรอน (สำหรับบริเวณภายในยีน) – สลับกับบริเวณที่จะถูกแสดงออก – เอ็กซอน" (กิลเบิร์ต 1978)

คำว่าอินทรอนยังหมายถึงอินทราซิสตรอน ด้วย กล่าว คือ ชิ้นส่วน DNA เพิ่มเติมที่เกิดขึ้นภายในซิสตรอน^{[ 10 ]}

แม้ว่าอินทรอนบางครั้งจะถูกเรียกว่าลำดับแทรก [ ^{11 ]}คำว่า "ลำดับแทรก" สามารถหมายถึงลำดับกรดนิวคลีอิกภายในหลายตระกูลที่ไม่ปรากฏในผลิตภัณฑ์ยีนขั้นสุดท้าย ซึ่งรวมถึง^อินทีนบริเวณที่ไม่ได้รับการแปล ( UTR) และนิวคลีโอไทด์ที่ถูกลบออกโดยการแก้ไข RNAนอกเหนือจากอินทรอน

ความถี่ของอินทรอนภายในจีโนม ต่างๆ พบว่ามีความแตกต่างกันอย่างมากในสิ่งมีชีวิตต่างๆ ตัวอย่างเช่น อินทรอนพบได้บ่อยมากในจีโนมนิวเคลียร์ของสัตว์มีกระดูกสันหลังที่มีขากรรไกร (เช่น มนุษย์ หนู และปลาปักเป้า) ซึ่งยีนที่เข้ารหัสโปรตีนเกือบทั้งหมดมักมีอินทรอนหลายตัว ในขณะที่อินทรอนพบได้น้อยในยีนนิวเคลียร์ของจุลินทรีย์ยูคาริโอตบางชนิด^{[ 12 ]}ตัวอย่างเช่นยีสต์ขนมปัง/ยีสต์เบียร์ ( Saccharomyces cerevisiae ) ในทางตรงกันข้ามจีโนมไมโทคอนเดรียของสัตว์มีกระดูกสันหลังนั้นไม่มีอินทรอนเลย ในขณะที่จีโนมของจุลินทรีย์ยูคาริโอตอาจมีอินทรอนจำนวนมาก^{[ 13 ]}

กรณีสุดขั้วอย่างหนึ่งคือ ยีน DhDhc7 ของแมลงหวี่ที่มีอินทรอนขนาด ≥3.6 เมกะเบส (Mb) ซึ่งต้องใช้เวลาประมาณสามวันในการถอดรหัส^{[ 14 ] [ 15 ]}ในทางตรงกันข้าม การศึกษาในปี 2015 ชี้ให้เห็นว่า อินทรอน ของสัตว์หลายเซลล์ ที่สั้นที่สุดเท่าที่ทราบ มีขนาด 30 คู่เบส (bp) ซึ่งเป็นของยีนMST1L ของมนุษย์ ^{[ 16 ]}อินทรอนที่สั้นที่สุดเท่าที่ทราบเป็นของ ซีลิเอต เฮเทอโรทริช เช่นStentor coeruleusซึ่งอินทรอนส่วนใหญ่ (> 95%) มีความยาว 15 หรือ 16 คู่เบส^{[ 17 ]}

การตัดต่อโมเลกุล RNA ที่มีอินทรอนทั้งหมดนั้นดูคล้ายคลึงกันในแง่ผิวเผิน ดังที่กล่าวมาข้างต้น อย่างไรก็ตาม มีการระบุประเภทของอินทรอนที่แตกต่างกันผ่านการตรวจสอบโครงสร้างของอินทรอนโดยการวิเคราะห์ลำดับดีเอ็นเอ ร่วมกับการวิเคราะห์ทางพันธุกรรมและชีวเคมีของปฏิกิริยาการตัดต่อ RNA อย่างน้อยที่สุดได้มีการระบุอินทรอนที่แตกต่างกันสี่ประเภท:

• อินทรอนในยีนที่เข้ารหัสโปรตีนในนิวเคลียสซึ่งถูกกำจัดออกโดยสไปโซโซม (อินทรอนของสไปโซโซม)
• อินทรอนในยีน tRNAของนิวเคลียสและอาร์เคียที่ถูกกำจัดออกโดยโปรตีน (อินทรอนของ tRNA)
• อินทรอนกลุ่ม I ที่สามารถตัดต่อตัวเองได้ซึ่งถูกกำจัดออกโดยกระบวนการเร่งปฏิกิริยาของ RNA
• อินทรอนกลุ่ม II ที่สามารถตัดต่อตัวเองได้ซึ่งถูกกำจัดออกโดยกระบวนการเร่งปฏิกิริยาของ RNA

มีการเสนอว่า อินทรอนกลุ่ม IIIเป็นตระกูลที่ห้า แต่ยังไม่ค่อยมีใครรู้เกี่ยวกับกลไกทางชีวเคมีที่ทำหน้าที่ในการตัดต่อ พวกมันดูเหมือนจะเกี่ยวข้องกับอินทรอนกลุ่ม II และอาจเกี่ยวข้องกับอินทรอนสไปโซโซมด้วย^{[ 18 ]}

สไปโซโซมเป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนมาก ประกอบด้วยโปรตีนมากถึงหนึ่งร้อยตัวและ RNA ที่แตกต่างกันห้าชนิด สารตั้งต้นของปฏิกิริยาคือโมเลกุล RNA ยาว และปฏิกิริยาการถ่ายโอนเอสเทอร์ที่เร่งปฏิกิริยาโดยสไปโซโซมนั้นต้องการการนำไซต์ที่อาจอยู่ห่างกันหลายพันนิวคลีโอไทด์มารวมกัน^{[ 25 ] [ 26 ]}ปฏิกิริยาทางชีวเคมีทั้งหมดเกี่ยวข้องกับอัตราความผิดพลาดที่ทราบ และยิ่งปฏิกิริยาซับซ้อนมากเท่าใด อัตราความผิดพลาดก็ยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ดังนั้นจึงไม่น่าแปลกใจที่ปฏิกิริยาการตัดต่อที่เร่งปฏิกิริยาโดยสไปโซโซมมีอัตราความผิดพลาดที่สำคัญ แม้ว่าจะมีปัจจัยเสริมของสไปโซโซมที่ยับยั้งการตัดไซต์การตัดต่อที่ซ่อนอยู่โดยบังเอิญก็ตาม^{[ 27 ]}

ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม ปฏิกิริยาการต่อเชื่อมมีแนวโน้มที่จะมีความแม่นยำ 99.999% (อัตราความผิดพลาด 10 ⁻⁵ ) และเอ็กซอนที่ถูกต้องจะถูกเชื่อมต่อและอินทรอนที่ถูกต้องจะถูกลบ^{[ 28 ]}อย่างไรก็ตาม เงื่อนไขที่เหมาะสมเหล่านี้ต้องการการจับคู่ที่ใกล้เคียงมากกับลำดับไซต์การต่อเชื่อมที่ดีที่สุดและการไม่มีลำดับไซต์การต่อเชื่อมที่ซ่อนเร้นที่แข่งขันกันภายในอินทรอน และเงื่อนไขเหล่านั้นแทบจะไม่เกิดขึ้นเลยในยีนยูคาริโอตขนาดใหญ่ที่อาจครอบคลุมมากกว่า 40 กิโลเบสคู่ การศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นว่าอัตราความผิดพลาดที่แท้จริงอาจสูงกว่า 10 ⁻⁵ อย่างมาก และอาจสูงถึง 2% หรือ 3% (อัตราความผิดพลาด 2 หรือ3 × 10 ⁻² ) ต่อยีน^{[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]}การศึกษาเพิ่มเติมชี้ให้เห็นว่าอัตราความผิดพลาดไม่น้อยกว่า 0.1% ต่ออินตรอน^{[ 32 ] [ 33 ]}ระดับความผิดพลาดในการต่อเชื่อมที่ค่อนข้างสูงนี้อธิบายได้ว่าทำไมตัวแปรการต่อเชื่อมส่วนใหญ่จึงถูกย่อยสลายอย่างรวดเร็วโดย การสลายตัวที่เกิด จากรหัสหยุด^{[ 34 ] [ 35 ]}

การมีตำแหน่งจับยึดที่ไม่แน่นหนาภายในยีนทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการตัดต่อ และอาจดูแปลกที่ตำแหน่งเหล่านี้ไม่ถูกกำจัดออกไปโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติข้อโต้แย้งเรื่องความคงอยู่ของพวกมันนั้นคล้ายกับข้อโต้แย้งเรื่องดีเอ็นเอขยะ^{[ 32 ] [ 36 ]}

แม้ว่าการกลายพันธุ์ที่สร้างหรือขัดขวางตำแหน่งการจับอาจเป็นอันตรายเล็กน้อย แต่จำนวนการกลายพันธุ์ที่เป็นไปได้จำนวนมากทำให้หลีกเลี่ยงไม่ได้ที่บางส่วนจะคงอยู่ในประชากร ซึ่งมีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งในสายพันธุ์ เช่น มนุษย์ ที่มีขนาดประชากรที่มีประสิทธิภาพในระยะยาวค่อนข้างเล็ก ดังนั้นจึงเป็นไปได้ว่าจีโนมของมนุษย์มีลำดับที่ไม่เหมาะสมจำนวนมากซึ่งทำให้เกิดไอโซฟอร์มของทรานสคริปต์ที่ผิดปกติ ในการศึกษานี้ เราได้นำเสนอหลักฐานโดยตรงว่านี่เป็นกรณีจริง^{[ 32 ]}

แม้ว่าปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาอาจมีความแม่นยำเพียงพอสำหรับการประมวลผลที่มีประสิทธิภาพในส่วนใหญ่ อัตราความผิดพลาดโดยรวมอาจถูกจำกัดบางส่วนด้วยความถูกต้องของการถอดรหัส เนื่องจากข้อผิดพลาดในการถอดรหัสจะทำให้เกิดการกลายพันธุ์ที่สร้างไซต์การเชื่อมต่อแบบซ่อนเร้น นอกจากนี้ อัตราความผิดพลาดในการถอดรหัสที่ 10 ⁻⁵ – 10 ⁻⁶นั้นสูงพอที่จะทำให้เอ็กซอนที่ถอดรหัสได้ 1 ใน 25,000 ตัวจะมีข้อผิดพลาดในการรวมในไซต์การเชื่อมต่อไซต์ใดไซต์หนึ่ง ซึ่งนำไปสู่การข้ามอินทรอนหรือข้ามเอ็กซอน ยีนที่มีหลายเอ็กซอนเกือบทั้งหมดจะสร้างทรานสคริปต์ที่เชื่อมต่อไม่ถูกต้อง แต่ความถี่ของสัญญาณรบกวนพื้นหลังนี้จะขึ้นอยู่กับ: ขนาดของยีน จำนวนอินทรอน และคุณภาพของลำดับไซต์การเชื่อมต่อ^{[ 30 ] [ 33 ]}

ในบางกรณี ตัวแปรการต่อเชื่อมจะเกิดขึ้นจากการกลายพันธุ์ในยีน (DNA) ซึ่งอาจเป็นโพลีมอร์ฟิซึม SNP ที่สร้างไซต์การต่อเชื่อมแบบซ่อนเร้นหรือกลายพันธุ์ไซต์การทำงาน นอกจากนี้ยังอาจเป็นการกลายพันธุ์ของเซลล์ร่างกายที่ส่งผลต่อการต่อเชื่อมในเนื้อเยื่อหรือสายเซลล์เฉพาะ^{[ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]}เมื่ออัลลีลกลายพันธุ์อยู่ในสถานะเฮเทอโรไซกัส จะส่งผลให้เกิดตัวแปรการต่อเชื่อมที่อุดมสมบูรณ์สองแบบ คือแบบที่ทำงานได้และแบบที่ไม่ทำงาน ในสถานะโฮโมไซกัส อัลลีลกลายพันธุ์อาจทำให้เกิดโรคทางพันธุกรรม เช่น โรคฮีโมฟีเลียที่พบในลูกหลานของสมเด็จพระราชินีนาถวิกตอเรีย ซึ่งการกลายพันธุ์ในอินทรอนหนึ่งในยีนปัจจัยการแข็งตัวของเลือดจะสร้างไซต์การต่อเชื่อม 3' แบบซ่อนเร้น ส่งผลให้เกิดการต่อเชื่อมที่ผิดปกติ^{[ 40 ]}การเสียชีวิตของมนุษย์จำนวนมากจากโรคอาจเกิดจากการกลายพันธุ์ที่รบกวนการต่อเชื่อมตามปกติ โดยส่วนใหญ่เกิดจากการสร้างไซต์การต่อเชื่อมแบบซ่อนเร้น^{[ 41 ] [ 38 ]}

สามารถตรวจจับทรานสคริปต์ที่ต่อเชื่อมไม่ถูกต้องได้อย่างง่ายดาย และป้อนลำดับของทรานสคริปต์เหล่านั้นลงในฐานข้อมูลออนไลน์ โดยปกติจะเรียกว่าทรานสคริปต์ที่ "ต่อเชื่อมแบบทางเลือก" ซึ่งอาจทำให้สับสนได้ เพราะคำนี้ไม่ได้แยกแยะระหว่างการต่อเชื่อมแบบทางเลือกที่มีความสำคัญทางชีววิทยาอย่างแท้จริง กับสัญญาณรบกวนจากการประมวลผลอันเนื่องมาจากข้อผิดพลาดในการต่อเชื่อม หนึ่งในประเด็นสำคัญในสาขาการต่อเชื่อมแบบทางเลือกคือการหาความแตกต่างระหว่างความเป็นไปได้ทั้งสองนี้ นักวิทยาศาสตร์หลายคนโต้แย้งว่าสมมติฐานว่างควรเป็นสัญญาณรบกวนจากการต่อเชื่อม ทำให้ภาระการพิสูจน์ตกอยู่กับผู้ที่อ้างว่ามีการต่อเชื่อมแบบทางเลือกที่มีความสำคัญทางชีววิทยา ตามที่นักวิทยาศาสตร์เหล่านั้นกล่าว การอ้างถึงหน้าที่การทำงานจะต้องมาพร้อมกับหลักฐานที่น่าเชื่อถือว่ามีการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีฟังก์ชันการทำงานหลายอย่างจากยีนเดียวกัน^{[ 42 ] [ 43 ]}

แม้ว่าอินทรอนจะไม่เข้ารหัสผลิตภัณฑ์โปรตีน แต่ก็เป็นส่วนสำคัญในการควบคุมการแสดงออกของยีน อินทรอนบางส่วนเข้ารหัส RNA ที่มีฟังก์ชันผ่านกระบวนการเพิ่มเติมหลังจากการตัดต่อเพื่อสร้างโมเลกุลRNA ที่ไม่เข้ารหัส^{[ 44 ]}การตัดต่อแบบทางเลือกถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อสร้างโปรตีนหลายชนิดจากยีนเดียว นอกจากนี้ อินทรอนบางส่วนยังมีบทบาทสำคัญในฟังก์ชันการควบคุมการแสดงออกของยีนที่หลากหลาย เช่นการสลายตัวที่เกิดจากรหัสหยุด^{[ 45 ]}และการส่งออก mRNA ^{[ 46 ]}

หลังจากการค้นพบอินทรอนในยีนที่เข้ารหัสโปรตีนของนิวเคลียสยูคาริโอตเป็นครั้งแรก ก็มีการถกเถียงกันอย่างมากว่าอินทรอนในสิ่งมีชีวิตในปัจจุบันได้รับการสืบทอดมาจากบรรพบุรุษโบราณร่วมกันหรือไม่ (เรียกว่าสมมติฐานอินทรอนยุคต้น) หรือว่าอินทรอนปรากฏในยีนเมื่อไม่นานมานี้ในกระบวนการวิวัฒนาการ (เรียกว่าสมมติฐานอินทรอนยุคหลัง) อีกทฤษฎีหนึ่งคือสไปโซโซมและโครงสร้างอินทรอน-เอ็กซอนของยีนเป็นซากดึกดำบรรพ์ของโลกอาร์เอ็นเอ (สมมติฐานอินทรอนยุคแรก) ^{[ 47 ]}ยังคงมีการถกเถียงกันอย่างมากเกี่ยวกับขอบเขตที่สมมติฐานใดถูกต้องที่สุด แต่ฉันทามติที่เป็นที่นิยมในขณะนี้คือหลังจากการก่อตัวของเซลล์ยูคาริโอตกลุ่มที่ 2 กลุ่มแรก อินทรอนจากเอนโดซิมไบออนต์ของแบคทีเรียได้บุกรุกจีโนมของโฮสต์ ในตอนเริ่มต้น อินทรอนที่ตัดต่อตัวเองเหล่านี้จะตัดตัวเองออกจากสารตั้งต้น mRNA แต่เมื่อเวลาผ่านไป อินทรอนบางส่วนสูญเสียความสามารถนั้นไป และการตัดออกจะต้องได้รับความช่วยเหลือ จากอินทรอนกลุ่ม II อื่นๆ ในทาง ทรานส์ ในที่สุด อินทรอนที่ทำหน้าที่ทรานส์เฉพาะจำนวนหนึ่งก็วิวัฒนาการขึ้น และอินทรอนเหล่านี้กลายเป็นสารตั้งต้นของsnRNAของสไปโซโซม ประสิทธิภาพของการตัดต่อได้รับการปรับปรุงโดยการเชื่อมโยงกับโปรตีนที่ทำให้เสถียรเพื่อสร้างสไปโซโซมดั้งเดิม^{[ 48 ] [ 49 ] [ 50 ] [ 51 ]}

การศึกษาลำดับดีเอ็นเอจีโนมในระยะแรกจากสิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิดแสดงให้เห็นว่าโครงสร้างอินตรอน-เอ็กซอนของยีนที่เหมือนกันในสิ่งมีชีวิตต่างชนิดกันนั้นสามารถแตกต่างกันได้มาก^{[ 52 ]}การศึกษาจีโนมยูคาริโอตทั้งหมดในระยะหลังแสดงให้เห็นว่าความยาวและความหนาแน่น (อินตรอน/ยีน) ของอินตรอนแตกต่างกันอย่างมากระหว่างสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น ในขณะที่จีโนมมนุษย์มีอินตรอนเฉลี่ย 8.4 อินตรอน/ยีน (139,418 ในจีโนม) เชื้อราเซลล์เดียวEncephalitozoon cuniculiมีอินตรอนเพียง 0.0075 อินตรอน/ยีน (15 อินตรอนในจีโนม) ^{[ 53 ]}เนื่องจากยูคาริโอตสืบเชื้อสายมาจากบรรพบุรุษร่วมกัน ( สืบเชื้อสายร่วมกัน ) จึงต้องมีการเพิ่มหรือลดจำนวนอินตรอนอย่างกว้างขวางในช่วงเวลาวิวัฒนาการ^{[ 54 ] [ 55 ]}เชื่อกันว่ากระบวนการนี้อยู่ภายใต้การคัดเลือก โดยมีแนวโน้มที่จะเกิดการเพิ่มอินทรอนในสปีชีส์ขนาดใหญ่เนื่องจากขนาดประชากรที่เล็กกว่า และในทางกลับกันในสปีชีส์ขนาดเล็ก (โดยเฉพาะสปีชีส์เซลล์เดียว) ^{[ 56 ]}ปัจจัยทางชีวภาพยังมีอิทธิพลต่อยีนใดในจีโนมที่สูญเสียหรือสะสมอินทรอน^{[ 57 ] [ 58 ] [ 59 ]}

การสลับการเชื่อมต่อของเอ็กซอนภายในยีนหลังจากตัดอินทรอนออกไป จะช่วยเพิ่มความหลากหลายของลำดับโปรตีนที่ได้จากการถอดรหัสจากยีนเดียว ทำให้สามารถสร้างโปรตีนที่เกี่ยวข้องหลายชนิดจากยีนเดียวและสารตั้งต้น mRNA เพียงตัวเดียวได้ การควบคุมการสลับการเชื่อมต่อของ RNA นั้นดำเนินการโดยเครือข่ายที่ซับซ้อนของโมเลกุลส่งสัญญาณ ซึ่งตอบสนองต่อสัญญาณภายในและภายนอกเซลล์ที่หลากหลาย

อินทรอนประกอบด้วยลำดับสั้นๆ หลายลำดับที่มีความสำคัญต่อการเชื่อมต่อยีนอย่างมีประสิทธิภาพ เช่น ตำแหน่งรับและตำแหน่งให้ที่ปลายทั้งสองข้างของอินทรอน รวมถึงตำแหน่งจุดแยก ซึ่งจำเป็นต่อการเชื่อมต่อยีนอย่างถูกต้องโดยสไปโซโซม อินทรอนบางชนิดเป็นที่ทราบกันดีว่าช่วยเพิ่มการแสดงออกของยีนที่มันบรรจุอยู่ โดยกระบวนการที่เรียกว่าการเพิ่มประสิทธิภาพโดยอินทรอน (Intron-Mediated Enhancementหรือ IME)

บริเวณDNA ที่มีการถอดรหัสอย่างแข็งขัน มักจะสร้างR-loopซึ่งมีความเสี่ยงต่อความเสียหายของ DNAในยีนยีสต์ที่มีการแสดงออกสูง อินทรอนจะยับยั้งการก่อตัวของ R-loop และการเกิดความเสียหายของ DNA ^{[ 60 ]}การวิเคราะห์ทั่วทั้งจีโนมในทั้งยีสต์และมนุษย์เผยให้เห็นว่ายีนที่มีอินทรอนมีระดับ R-loop ลดลงและความเสียหายของ DNA ลดลงเมื่อเทียบกับยีนที่ไม่มีอินทรอนที่มีการแสดงออกคล้ายกัน^{[ 60 ]}การแทรกอินทรอนภายในยีนที่มีแนวโน้มที่จะเกิด R-loop ยังสามารถยับยั้งการก่อตัวของ R-loop และการรวมตัวใหม่ ได้อีกด้วย Bonnet et al. (2017) ^{[ 60 ]}คาดการณ์ว่าหน้าที่ของอินทรอนในการรักษาเสถียรภาพทางพันธุกรรมอาจอธิบายถึงการคงอยู่ทางวิวัฒนาการของพวกมันในบางตำแหน่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในยีนที่มีการแสดงออกสูง

อินทรอนอาจสูญหายหรือได้รับเพิ่มขึ้นในช่วงเวลาวิวัฒนาการ ดังที่แสดงให้เห็นจากการศึกษาเปรียบเทียบ ยีน ออร์โธล็อกัส จำนวนมาก การวิเคราะห์ในภายหลังได้ระบุตัวอย่างการสูญเสียและการได้รับอินทรอนหลายพันตัวอย่าง และมีการเสนอว่าการกำเนิดของยูคาริโอต หรือขั้นตอนเริ่มต้นของวิวัฒนาการของยูคาริโอต เกี่ยวข้องกับการรุกรานของอินทรอน^{[ 62 ]}กลไกการสูญเสียอินทรอนที่ชัดเจนสองกลไก ได้แก่ การสูญเสียอินทรอนที่เกิดจากรีเวิร์สทรานสคริปเทส (RTMIL) และการลบจีโนม ได้รับการระบุและทราบกันว่าเกิดขึ้น^{[ 63 ]}อย่างไรก็ตาม กลไกการได้รับอินทรอนที่ชัดเจนยังคงคลุมเครือและเป็นที่ถกเถียงกัน อย่างน้อยเจ็ดกลไกของการได้รับอินทรอนได้รับการรายงานจนถึงปัจจุบัน ได้แก่ การย้ายตำแหน่งของอินทรอน การแทรกของทรานสโพซอน การทำซ้ำจีโนมแบบเรียงต่อกัน การถ่ายโอนอินทรอน การได้รับอินทรอนระหว่างการซ่อมแซมการแตกของสายคู่ (DSBR) การแทรกของอินทรอนกลุ่ม II และอินทรอนไนเซชัน ในทางทฤษฎีแล้ว การอนุมานที่มาของอินทรอนที่เพิ่งได้รับมาใหม่ควรจะง่ายที่สุด เนื่องจากการขาดการกลายพันธุ์ที่เกิดจากโฮสต์ แต่ถึงกระนั้น อินทรอนที่เพิ่งได้รับมาใหม่ก็ไม่ได้เกิดขึ้นจากกลไกใดๆ ที่กล่าวมาข้างต้น ผลการค้นพบเหล่านี้จึงทำให้เกิดคำถามว่า กลไกที่เสนอสำหรับการเพิ่มอินทรอนนั้นล้มเหลวในการอธิบายที่มาเชิงกลไกของอินทรอนใหม่ๆ จำนวนมากหรือไม่ เพราะกลไกเหล่านั้นไม่ใช่กลไกที่ถูกต้องสำหรับการเพิ่มอินทรอน หรือว่ามีกระบวนการอื่นๆ ที่ยังไม่ถูกค้นพบซึ่งสร้างอินทรอนใหม่ๆ ขึ้นมา^{[ 64 ]}

ในกระบวนการเคลื่อนย้ายอินทรอน ซึ่งเป็นกลไกการเพิ่มจำนวนอินทรอนที่กล่าวอ้างกันมากที่สุดนั้น เชื่อกันว่าอินทรอนที่ถูกตัดต่อแล้วจะเกิดการตัดต่อย้อนกลับเข้าไปใน mRNA ของตัวเองหรือ mRNA อื่น ณ ตำแหน่งที่เดิมไม่มีอินทรอน จากนั้น mRNA ที่มีอินทรอนนี้จะถูกถอดรหัสย้อนกลับ และ cDNA ที่มีอินทรอนที่ได้นั้นอาจทำให้เกิดการเพิ่มจำนวนอินทรอนผ่านการรวมตัวใหม่แบบสมบูรณ์หรือบางส่วนกับตำแหน่งจีโนมเดิม

มีการแสดงให้เห็นว่าการแทรกของทรานสโพซอนสามารถสร้างอินทรอนใหม่ได้หลายพันรายการในสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตหลากหลายชนิด^{[ 65 ]}บางครั้งการแทรกของทรานสโพซอนส่งผลให้เกิดการทำซ้ำของลำดับนี้ในแต่ละด้านของทรานสโพซอน การแทรกดังกล่าวอาจทำให้ทรานสโพซอนกลายเป็นอินทรอนได้โดยไม่รบกวนลำดับการเข้ารหัสเมื่อทรานสโพซอนแทรกเข้าไปในลำดับ AGGT หรือเข้ารหัสไซต์การเชื่อมต่อภายในลำดับของทรานสโพซอน ในกรณีที่ทรานสโพซอนที่สร้างอินทรอนไม่ได้สร้างการทำซ้ำของไซต์เป้าหมาย องค์ประกอบจะรวมทั้งไซต์การเชื่อมต่อ GT (5') และ AG (3') ดังนั้นจึงเชื่อมต่อได้อย่างแม่นยำโดยไม่ส่งผลกระทบต่อลำดับการเข้ารหัสโปรตีน^{[ 65 ]}ยังไม่เป็นที่เข้าใจว่าทำไมองค์ประกอบเหล่านี้จึงถูกเชื่อมต่อ ไม่ว่าจะโดยบังเอิญหรือโดยการกระทำที่เฉพาะเจาะจงบางอย่างของทรานสโพซอน

ในการจำลองจีโนมแบบคู่ขนาน เนื่องจากความคล้ายคลึงกันระหว่างไซต์การเชื่อมต่อผู้ให้และผู้รับที่เป็นฉันทามติ ซึ่งทั้งสองคล้ายคลึงกับ AGGT อย่างมาก การจำลองจีโนมแบบคู่ขนานของส่วนเอ็กซอนที่มีลำดับ AGGT จะสร้างไซต์การเชื่อมต่อที่เป็นไปได้สองไซต์ เมื่อสไปโซโซมจดจำลำดับระหว่าง AGGT ดั้งเดิมและที่จำลองแล้ว ลำดับนั้นจะถูกเชื่อมต่อ ส่งผลให้เกิดการสร้างอินทรอนโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงลำดับการเข้ารหัสของยีน การซ่อมแซมการแตกหักแบบสองสายผ่านการเชื่อมต่อปลายที่ไม่เหมือนกันเพิ่งถูกระบุว่าเป็นแหล่งที่มาของการเพิ่มอินทรอน เมื่อนักวิจัยระบุการทำซ้ำโดยตรงสั้นๆ ที่อยู่ขนาบข้างอินทรอนที่เพิ่มเข้ามา 43% ใน Daphnia ^{[ 64 ]}อย่างไรก็ตาม ตัวเลขเหล่านี้ต้องนำมาเปรียบเทียบกับจำนวนอินทรอนที่อนุรักษ์ไว้ซึ่งขนาบข้างด้วยการทำซ้ำในสิ่งมีชีวิตอื่นๆ เพื่อให้มีความเกี่ยวข้องทางสถิติ สำหรับการแทรกอินทรอนกลุ่ม II การย้อนกลับของอินทรอนกลุ่ม II เข้าสู่ยีนนิวเคลียร์ถูกเสนอให้เป็นสาเหตุของการเพิ่มอินทรอนของสไปโซโซมเมื่อเร็วๆ นี้

มีการตั้งสมมติฐานว่าการถ่ายโอนอินตรอนจะส่งผลให้เกิดการเพิ่มอินตรอนเมื่อพาราล็อกหรือยีนเทียมได้รับอินตรอนแล้วถ่ายโอนอินตรอนนี้ผ่านการรวมตัวใหม่ไปยังตำแหน่งที่ไม่มีอินตรอนในพาราล็อกพี่น้อง การสร้างอินตรอนคือกระบวนการที่การกลายพันธุ์สร้างอินตรอนใหม่จากลำดับเอ็กซอนเดิม ดังนั้น ต่างจากกลไกการเพิ่มอินตรอนอื่นๆ ที่เสนอ กลไกนี้ไม่จำเป็นต้องมีการแทรกหรือการสร้าง DNA เพื่อสร้างอินตรอนใหม่^{[ 64 ]}

กลไกสมมติฐานเดียวของการเพิ่มอินทรอนเมื่อเร็ว ๆ นี้ที่ขาดหลักฐานโดยตรงคือการแทรกอินทรอนกลุ่ม II ซึ่งเมื่อแสดงให้เห็นในร่างกาย จะทำให้การแสดงออกของยีนถูกยกเลิก^{[ 66 ]}ดังนั้น อินทรอนกลุ่ม II จึงน่าจะเป็นบรรพบุรุษที่สันนิษฐานของอินทรอนสไปโซโซม ทำหน้าที่เป็นเรโทรเอเลเมนต์เฉพาะไซต์ และไม่รับผิดชอบต่อการเพิ่มอินทรอนอีกต่อไป^{[ 67 ] [ 68 ]}การทำซ้ำจีโนมแบบคู่ขนานเป็นกลไกเดียวที่เสนอพร้อมหลักฐานการทดลองในร่างกายที่สนับสนุน: การทำซ้ำแบบคู่ขนานภายในยีนสั้น ๆ สามารถแทรกอินทรอนใหม่เข้าไปในยีนที่เข้ารหัสโปรตีน ทำให้ลำดับเปปไทด์ที่สอดคล้องกันไม่เปลี่ยนแปลง^{[ 69 ]}กลไกนี้ยังมีหลักฐานทางอ้อมมากมายที่สนับสนุนแนวคิดที่ว่าการทำซ้ำจีโนมแบบคู่ขนานเป็นกลไกที่แพร่หลายสำหรับการเพิ่มอินทรอน การทดสอบกลไกอื่นๆ ที่เสนอในร่างกาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเพิ่มอินทรอนระหว่าง DSBR การถ่ายโอนอินทรอน และการสร้างอินทรอน สามารถทำได้ แม้ว่ากลไกเหล่านี้จะต้องได้รับการพิสูจน์ในร่างกายเพื่อยืนยันว่าเป็นกลไกการเพิ่มอินทรอนที่แท้จริง การวิเคราะห์จีโนมเพิ่มเติม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อดำเนินการในระดับประชากร อาจสามารถวัดปริมาณการมีส่วนร่วมสัมพัทธ์ของแต่ละกลไก ซึ่งอาจระบุอคติเฉพาะสายพันธุ์ที่อาจช่วยให้เข้าใจอัตราการเพิ่มอินทรอนที่แตกต่างกันในสายพันธุ์ต่างๆ ได้^{[ 64 ]}

โครงสร้าง:

• เอ็กซอน
• เอ็มอาร์เอ็นเอ
• โครงสร้างละเอียดของโครโมโซมยูคาริโอต
• อินทรอน t ขนาดเล็ก

การต่อเชื่อม:

• การตัดต่อทางเลือก
• เอ็กซิตรอน
• สไปโซโซมขนาดเล็ก
• เอาท์รอน

การทำงาน

• ไมโครอาร์เอ็นเอ

คนอื่น:

• การสับเปลี่ยนเอ็กซอน
• อินทีน
• ดีเอ็นเอที่ไม่เข้ารหัส
• อาร์เอ็นเอที่ไม่เข้ารหัส
• ดีเอ็นเอเห็นแก่ตัว
• ทวินตรอน
• ฐานข้อมูลเอ็กซอน-อินตรอน

ค้นหาคำว่า intronใน Wiktionary ซึ่งเป็นพจนานุกรมออนไลน์ฟรี

• เครื่องมือค้นหาลำดับเอ็กซอน/อินตรอนที่กำหนดโดย NCBI
• Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts และ Peter Walter ชีววิทยาโมเลกุลของเซลล์ , 2007, ISBN 978-0-8153-4105-5ฉบับพิมพ์ครั้งที่สี่มีวางจำหน่ายออนไลน์แล้วที่ NCBI Bookshelf: ลิงก์
• Jeremy M Berg, John L Tymoczko และ Lubert Stryer, ชีวเคมี ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 5, 2002, WH Freeman. มีจำหน่ายออนไลน์ผ่านทาง NCBI Bookshelf: ลิงก์
• เครื่องมือค้นหาอินตรอนสำหรับลำดับจีโนมของพืช
• เครื่องมือสร้างกราฟิกเอ็กซอน-อินตรอน