Sadržaj
- Osnovno razumijevanje alternativnog spajanja
- Preskakanje Exona
- Međusobno isključivi egzoni
- Alternativne 3-stranice za prihvaćanje
- Alternativne 5 'stranice donatora
- Zadržavanje Introna
Alternativno spajanje sastavni je dio biološke raznolikosti. Razne vrste koriste ove mehanizme za obavljanje regulatornih funkcija. Glavna prednost spajanja je ta što se višestruki proteini mogu formirati iz jednog gena spajanjem introna i eksona. Međutim, ovi mehanizmi mogu uzrokovati i razne bolesti ako se ne reguliraju. Najčešći mehanizmi su preskakanje egsona, međusobno isključivi egzoni, mjesta alternativnih akceptora, alternativna mjesta donora i zadržavanje Introna.
Osnovno razumijevanje alternativnog spajanja
••• Comstock / Comstock / Getty ImagesNije pretjerivanje reći da bez alternativnog spajanja biološka raznolikost ne bi bila moguća. Alternativno spajanje može proizvesti više proteina iz jednog gena. Ova fleksibilnost omogućava istom genu da doprinosi različitim osobinama. To je moguće zbog egzona, koji su nukleotidi koji ostaju u RNA proizvodu, i introna, koji se uklanjaju spajanjem RNA. Postoji mnogo načina alternativnog spajanja koji doprinose biološkoj raznolikosti u eukariotima. Aktivatori, poput startnog kodona AUG, na mjestu spajanja potiču spajanje. Ovi se mehanizmi razlikuju u svakoj situaciji i smatra se da reguliraju stanične funkcije u skladu s određenim uvjetima. Međutim, nepravilno spajanje također može pridonijeti raznim bolestima, uključujući rak.
Preskakanje Exona
••• Comstock slike / Comstock / Getty Images
Ovaj mehanizam je također poznat i kao kasetonski egzon, gdje se egzon izbaci iz gena tijekom transkripcije. Primjer bi bio gen dsx u D. melanogaster (voćna muha). Mužjaci imaju egzone 1, 2, 3, 5 i 6, dok žene imaju 1, 2, 3 i 4. Poliadenilacijski signal u egzonu 4 uzrokuje zaustavljanje transkripcije na toj točki. Egzon 4 dodaje se ženama zbog jednog od aktivatora koji je prisutan samo u žena, a ne u mužjaka.
Međusobno isključivi egzoni
••• Thomas Northcut / Lifesize / Getty ImagesU slučaju međusobno isključivih egzona, samo jedan od dva uzastopna egzona zadržava se tijekom transkripcije. Primjer je regulacija eksona 8a i 8 u CaVl.2 kalcijevim kanalima. U Timothyjevom sindromu, alternativni oblici ova dva egzona mogu dovesti do različitih simptoma bolesti, što uzrokuje poremećaj homeostaze kalcija, potrebne za kontrakciju mišića. Međutim, oba egzona ne mogu postojati u bolesnika; samo jedan od njih je prepisan, premda su oba prisutna u genu.
Alternativne 3-stranice za prihvaćanje
Koristi se spojni spoj na kraju kraj 3, koji mijenja granicu 5 'nizvodnog egzona. Primjer je protein aktivatora transformatora (Tra) prisutan u ženki D. melanogaster (voćna muha). Izvorni gen za Tra sadrži dva akceptorska mjesta na kojima se gen može podijeliti tijekom transkripcije. Mužjaci se koriste uzvodnim mjestom akceptora, koje uključuje rani zaustavni kodon. Tako nastaje nefunkcionalni protein. Ženke koriste nizvodno akceptorsko mjesto, zbog čega se zaustavni kodon izrezuje kao dio Introna, tvoreći funkcionalni Tra protein.
Alternativne 5 'stranice donatora
••• Comstock slike / Comstock / Getty ImagesKoristi se spoj za spajanje na 5 ′, mijenjajući granicu 3 ′ uzdužnog eksona. Dok alternativna mjesta akceptora dovode do malih varijacija u slijedu proteina, alternativna mjesta donora mogu dovesti do drastičnih razlika u slijedu i strukturi proteina jer mogu uzrokovati pomicanje okvira. Primjer bi bilo alternativno spajanje gena BTNL2 na mjestu donora. Upotreba mjesta uzvodno, umjesto donjeg mjesta dovodi do smanjenog proteina bez C-terminalne IgC domene ili transmembranske spirale. To rezultira predispozicijom za kroničnu upalnu bolest.
Zadržavanje Introna
Slično kao što preskače egzon, egzon se zadržava u mRNA, ali za razliku od preskakanja eksona, egzon nije povezan s intronima. Ako su postojali introni, oni se često kodiraju u kodirajućim aminokiselinama među aminokiselinama bliskim egzonima, stop-kodonom ili pomakom u okviru za čitanje što uzrokuje da protein ne postane funkcionalan. Ovo je najmanje uobičajeni mehanizam alternativnog spajanja.