Содержание
- Основное понимание альтернативного сплайсинга
- Пропуск экзонов
- Взаимоисключающие экзоны
- Альтернативные 3 'сайты акцептора
- Альтернативные 5'-сайты доноров
- Удержание интрона
Альтернативный сплайсинг является неотъемлемым компонентом биоразнообразия. Различные виды используют эти механизмы для выполнения регуляторных функций. Основным преимуществом сплайсинга является то, что из одного гена могут образовываться несколько белков путем сплайсинга интронов и экзонов. Однако эти механизмы могут также вызывать различные заболевания, если их не регулировать. Наиболее распространенными механизмами являются пропуск экзонов, взаимоисключающие экзоны, сайты альтернативных акцепторов, сайты альтернативных доноров и удержание интронов.
Основное понимание альтернативного сплайсинга
••• Комсток / Комсток / Getty ImagesНе будет преувеличением сказать, что без альтернативного сплайсинга биоразнообразие было бы невозможно. Альтернативный сплайсинг может производить несколько белков из одного гена. Такая гибкость позволяет одному и тому же гену вносить вклад в разные черты. Это возможно благодаря экзонам, которые представляют собой участки нуклеотидов, которые остаются в продукте РНК, и интронам, которые удаляются посредством сплайсинга РНК. Существует много способов альтернативного сплайсинга, которые способствуют биоразнообразию у эукариот. Активаторы, такие как стартовый кодон AUG, в сайте сплайсинга способствуют сплайсингу. Эти механизмы различаются в каждой ситуации и, как полагают, регулируют функции клеток в зависимости от конкретных условий. Однако неправильный сплайсинг также может способствовать развитию различных заболеваний, в том числе рака.
Пропуск экзонов
Этот механизм также известен как кассетный экзон, где экзон сплайсируется из гена во время транскрипции. Примером может служить ген dsx у D. melanogaster (плодовая муха). У самцов экзоны 1, 2, 3, 5 и 6, а у самок 1, 2, 3 и 4. Сигнал полиаденилирования в экзоне 4 вызывает остановку транскрипции в этой точке. Экзон 4 добавляется к женщинам из-за одного из активаторов, присутствующих только у женщин, а не у мужчин.
Взаимоисключающие экзоны
••• Томас Норткут / Lifesize / Getty ImagesВ случае взаимоисключающих экзонов во время транскрипции сохраняется только один из двух последовательных экзонов. Примером является регуляция экзонов 8a и 8 в кальциевых каналах CaV1.2. При синдроме Тимоти альтернативные формы этих двух экзонов могут приводить к различным симптомам заболевания, что вызывает нарушение гомеостаза кальция, необходимого для сокращения мышц. Однако оба экзона не могут существовать у пациентов; только один из них транскрибируется, хотя оба присутствуют в гене.
Альтернативные 3 'сайты акцептора
Соединение сплайсинга на 3'-конце используется, изменяя 5'-границу нижестоящего экзона. Примером является белок-активатор Transformer (Tra), присутствующий у самок D. melanogaster (плодовая муха). Исходный ген для Tra содержит два акцепторных сайта, где ген может расщепляться во время транскрипции. Мужчины используют сайт акцептора вверх по течению, который включает кодон ранней остановки. Это формирует нефункциональный белок. Женщины используют нижестоящий акцепторный сайт, который вызывает удаление стоп-кодона как части интрона, образуя функционирующий белок Tra.
Альтернативные 5'-сайты доноров
••• Comstock Images / Comstock / Getty ImagesСоединение сплайсинга в 5 'используется, изменяя 3' границу восходящего экзона. В то время как альтернативные акцепторные сайты приводят к небольшим вариациям белковых последовательностей, альтернативные донорные сайты могут приводить к резким различиям в белковой последовательности и структуре, потому что это может вызывать сдвиги кадров. Примером может служить сплайсинг альтернативного донорного сайта гена BTNL2. Использование сайта вверх по течению, вместо сайта вниз по течению, приводит к сокращенному белку без С-концевого домена IgC или трансмембранной спирали. Это приводит к предрасположенности к хроническим воспалительным заболеваниям.
Удержание интрона
Подобно пропуску экзона, экзон сохраняется в мРНК, но в отличие от пропуска экзона, экзон не фланкируется интронами. Если интроны действительно существуют, они часто кодируются в кодирующих областях среди аминокислот, близких по экзонам, стоп-кодону или сдвигу в рамке считывания, в результате чего белок становится нефункциональным. Это наименее распространенный механизм альтернативного сплайсинга.