Vsebina
- Osnovno razumevanje alternativnega spajanja
- Exon Preskoči
- Medsebojno izključujoči Exonsi
- Nadomestna 3-sprejemna mesta
- Alternativne 5 'strani donatorjev
- Zadrževanje Introna
Nadomestne spojitve so sestavni del biotske raznovrstnosti. Različne vrste uporabljajo te mehanizme za izvajanje regulativnih funkcij. Glavna prednost spajanja je v tem, da se iz spajanja intronov in eksonov iz enega gena lahko tvori več beljakovin. Vendar lahko ti mehanizmi povzročijo tudi različne bolezni, če ostanejo neurejene. Najpogostejši mehanizmi so preskakovanje eksona, medsebojno izključujoči eksoni, alternativna akceptorska mesta, alternativna mesta darovalcev in zadrževanje intronov.
Osnovno razumevanje alternativnega spajanja
••• Comstock / Comstock / Getty ImagesNi pretiravanje reči, da biološka raznovrstnost brez alternativnega spajanja ne bi bila mogoča. Alternativno spajanje lahko proizvede več beljakovin iz enega gena. Ta prilagodljivost omogoča, da isti gen prispeva k različnim lastnostim. To je mogoče zaradi eksonov, ki so razteza nukleotidi, ki ostanejo v produktu RNA, in intronov, ki se odstranijo z spajanjem RNA. Obstaja veliko načinov alternativnega spajanja, ki prispevajo k biotski raznovrstnosti v evkariontih. Aktivatorji, kot je začetni kodon AUG, na mestu spajanja spodbujajo spajanje. Ti mehanizmi se v vsaki situaciji razlikujejo in domnevajo, da uravnavajo celične funkcije glede na posebne pogoje. Vendar lahko nepravilno spajanje prispeva tudi k različnim boleznim, vključno z rakom.
Exon Preskoči
Ta mehanizem je znan tudi kot kasetonski ekson, kjer se ekson med transkripcijo izlepi iz gena. Primer bi bil gen dsx v D. melanogaster (sadna muha). Samci imajo eksone 1, 2, 3, 5 in 6, medtem ko imajo samice 1, 2, 3 in 4. Polidenilacijski signal v eksonu 4 povzroči, da se prepis ustavi na tej točki. Ekson 4 se pri ženskah doda zaradi enega od aktivatorjev, ki je prisoten samo pri ženskah in ne pri samcih.
Medsebojno izključujoči Exonsi
••• Thomas Northcut / Lifesize / Getty ImagesV primeru medsebojno izključujočih eksonov se med prepisovanjem zadrži samo eden od dveh zaporednih eksonov. Primer je uravnavanje eksonov 8a in 8 v CaV1.2 kalcijevih kanalih. Pri sindromu Timothy lahko nadomestne oblike teh dveh eksonov privedejo do različnih simptomov bolezni, kar povzroči motnjo homeostaze kalcija, ki je potrebna za krčenje mišic. Vendar pa oba eksona ne moreta obstajati pri bolnikih; samo eden od njih je prepisan, čeprav sta oba prisotna v genu.
Nadomestna 3-sprejemna mesta
Uporabi se spojni spoj na 3 'koncu, ki spremeni 5' mejo spodnjega toka eksona. Primer je aktivatorski protein Transformer (Tra), ki je prisoten pri samicah vrste D. melanogaster (sadna muha). Prvotni gen za Tra vsebuje dve akceptorski mesti, na katerih se lahko gen med cepljenjem prepisuje. Samci uporabljajo zgornji del akceptorja, ki vključuje kodon za zgodnjo zaustavitev. Tako nastane nefunkcionalni protein. Ženske uporabljajo mesto akceptorja navzdol, kar povzroči, da se zaustavni kodon izloči kot del introna in tvori delujoč Tra protein.
Alternativne 5 'strani donatorjev
••• Podatki Comstock / Comstock / Getty ImagesUporabi se spojni spoj pri 5 ', ki spremeni 3' mejo zgornjega toka eksona. Medtem ko alternativna sprejemna mesta vodijo do majhnih sprememb v beljakovinskih zaporedjih, lahko alternativna mesta darovalcev povzročijo drastične razlike v zaporedju in strukturi beljakovin, ker lahko povzročijo premike okvirja. Primer bi bilo alternativno spajanje gena BTNL2 na mestu darovalca. Uporaba gorvodnega mesta namesto dovodnega mesta vodi do zmanjšanega proteina brez C-končne IgC domene ali transmembranske vijačnice. Posledica tega je nagnjenost k kronični vnetni bolezni.
Zadrževanje Introna
Podobno kot preskakovanje eksona, ekson se zadržuje v mRNA, vendar za razliko od preskakovanja eksona, eksona ne zajemajo introni. Če obstajajo introni, jih pogosto kodiramo v območjih kodiranja med aminokislinami blizu eksonov, stop-kodonom ali premikom v bralnem okviru, zaradi česar protein postane nefunkcionalen. To je najmanj pogost mehanizem alternativnega spajanja.