Zawartość
- Podstawowe zrozumienie alternatywnego łączenia
- Exon Skipping
- Ekony wzajemnie się wykluczające
- Alternatywne witryny akceptora 3
- Alternatywne witryny dawców 5 ’
- Zatrzymanie intronu
Alternatywne łączenie jest integralnym elementem różnorodności biologicznej. Różne gatunki wykorzystują te mechanizmy do wykonywania funkcji regulacyjnych. Główną zaletą składania jest to, że z jednego genu można utworzyć wiele białek poprzez połączenie intronów i eksonów. Jednak te mechanizmy mogą również powodować różne choroby, jeśli nie zostaną uregulowane. Najczęstsze mechanizmy to pomijanie eksonów, wzajemnie wykluczające się eksony, alternatywne miejsca akceptorowe, alternatywne miejsca dawcy i retencja intronów.
Podstawowe zrozumienie alternatywnego łączenia
••• Comstock / Comstock / Getty ImagesNie jest przesadą stwierdzenie, że bez alternatywnego łączenia różnorodność biologiczna nie byłaby możliwa. Alternatywne łączenie może wytwarzać wiele białek z jednego genu. Ta elastyczność pozwala temu samemu genowi przyczyniać się do różnych cech. Jest to możliwe dzięki eksonom, które są fragmentami nukleotydów, które pozostają w produkcie RNA, oraz intronom, które są usuwane przez składanie RNA. Istnieje wiele sposobów alternatywnego łączenia, które przyczyniają się do różnorodności biologicznej u eukariontów. Aktywatory, takie jak kodon startowy AUG, w miejscu składania sprzyjają spajaniu. Mechanizmy te różnią się w zależności od sytuacji i uważa się, że regulują funkcje komórek w zależności od konkretnych warunków. Jednak niewłaściwe łączenie może również przyczyniać się do różnych chorób, w tym raka.
Exon Skipping
Mechanizm ten znany jest również jako ekson kasetowy, w którym ekson jest transkrybowany z genu podczas transkrypcji. Przykładem może być gen dsx u D. melanogaster (muszki owocowej). Mężczyźni mają eksony 1, 2, 3, 5 i 6, a kobiety 1, 2, 3 i 4. Sygnał poliadenylacji w eksonie 4 powoduje zatrzymanie transkrypcji w tym punkcie. Egzon 4 jest dodawany do kobiet z powodu jednego z aktywatorów obecnych tylko u kobiet, a nie u mężczyzn.
Ekony wzajemnie się wykluczające
••• Thomas Northcut / Lifesize / Getty ImagesW przypadku wzajemnie wykluczających się eksonów tylko jeden z dwóch kolejnych eksonów jest zachowywany podczas transkrypcji. Przykładem jest regulacja eksonów 8a i 8 w kanałach wapniowych CaV1.2. W zespole Tymoteusza alternatywne formy tych dwóch eksonów mogą prowadzić do różnych objawów choroby, co powoduje zakłócenie homeostazy wapniowej potrzebnej do skurczu mięśni. Jednak oba eksony nie mogą istnieć u pacjentów; tylko jeden z nich jest transkrybowany, chociaż oba są obecne w genie.
Alternatywne witryny akceptora 3
Używane jest złącze do łączenia na końcu 3 ', zmieniając granicę 5' egzonu poniżej. Przykładem jest białko aktywujące transformator (Tra) występujące u samic D. melanogaster (muszki owocowej). Oryginalny gen Tra zawiera dwa miejsca akceptorowe, w których gen może się rozdzielić podczas transkrypcji. Mężczyźni używają górnej strony akceptora, która zawiera kodon wczesnego zatrzymania. Tworzy to niefunkcjonalne białko. Kobiety używają dolnej części akceptora, co powoduje wycięcie kodonu stop jako część intronu, tworząc funkcjonujące białko Tra.
Alternatywne witryny dawców 5 ’
••• Comstock Images / Comstock / Getty ImagesUżywane jest złącze do łączenia na 5 ', zmieniające granicę 3' eksonu powyżej. Podczas gdy alternatywne miejsca akceptora prowadzą do niewielkich zmian w sekwencjach białka, alternatywne miejsca dawcy mogą prowadzić do drastycznych różnic w sekwencji i strukturze białka, ponieważ mogą powodować przesunięcia ramek. Przykładem może być alternatywne składanie w miejscu dawcy genu BTNL2. Zastosowanie miejsca powyżej, zamiast miejsca poniżej, prowadzi do skróconego białka bez C-końcowej domeny IgC lub helisy transbłonowej. Powoduje to predyspozycje do przewlekłej choroby zapalnej.
Zatrzymanie intronu
Podobnie jak pominięcie eksonu, ekson zachowuje się w mRNA, ale w przeciwieństwie do pominięcia eksonu, ekson nie jest flankowany przez introny. Jeśli introny istniały, często są one kodowane w regionach kodujących wśród aminokwasów pobliskich eksonów, kodonu stop lub przesunięcia w ramce odczytu powodując, że białko przestaje funkcjonować. Jest to najmniej powszechny mechanizm alternatywnego łączenia.