التضفير البديل هو جزء لا يتجزأ من التنوع البيولوجي. تستخدم الأنواع المختلفة هذه الآليات لتنفيذ الوظائف التنظيمية. الميزة الرئيسية للتضفير هي أنه يمكن تكوين بروتينات متعددة من جين واحد من خلال تضفير الإنترونات والإكسونات. ومع ذلك ، يمكن أن تسبب هذه الآليات أيضًا أمراضًا مختلفة إذا تركت دون تنظيم. الآليات الأكثر شيوعًا هي تخطي exon ، والإكسونات المتنافية ، ومواقع القبول البديلة ، والمواقع المانحة البديلة ، والاحتفاظ بالإنترون.
الفهم الأساسي للربط البديل
•••كومستوك / كومستوك / جيتي إيماجيس
ليس من المبالغة القول أنه بدون الربط البديل ، لن يكون التنوع البيولوجي ممكنًا. يمكن أن ينتج عن التضفير البديل بروتينات متعددة من جين واحد. تسمح هذه المرونة لنفس الجين بالمساهمة في سمات مختلفة. هذا ممكن بسبب exons ، وهي امتدادات من النيوكليوتيدات التي تبقى في منتج RNA ، والإنترونات ، التي تتم إزالتها من خلال الربط RNA. هناك العديد من طرق التضفير البديلة التي تساهم في التنوع البيولوجي في حقيقيات النوى. المنشطات ، مثل بدء كودون AUG ، في موقع لصق تعزز الربط. تختلف هذه الآليات في كل موقف ويُعتقد أنها تنظم وظائف الخلية بناءً على ظروف معينة. ومع ذلك ، يمكن أن يساهم الربط غير السليم أيضًا في الإصابة بأمراض مختلفة ، بما في ذلك السرطان.
تخطي إكسون
•••كومستوك إيماجيس / كومستوك / جيتي إيماجيس
تُعرف هذه الآلية أيضًا باسم كاسيت إكسون ، حيث يتم فصل exon من الجين أثناء النسخ. مثال على ذلك هو جين dsx في D. melanogaster (ذبابة الفاكهة). الذكور لديهم إكسونات 1 و 2 و 3 و 5 و 6 بينما للإناث 1 و 2 و 3 و 4. تتسبب إشارة polyadenylation في exon 4 في توقف النسخ عند تلك النقطة. يضاف إكسون 4 للإناث بسبب وجود أحد المنشطات عند الإناث فقط وليس عند الذكور.
Exons حصرية بشكل متبادل
•••توماس نورثكوت / ليفيزيز / جيتي إيماجيس
في حالة exons المتنافر ، يتم الاحتفاظ بواحد فقط من exons متتاليين أثناء النسخ. مثال على ذلك هو تنظيم exons 8a و 8 في قنوات الكالسيوم CaV1.2. في متلازمة تيموثي ، يمكن أن تؤدي الأشكال البديلة لهذين الإكسونات إلى أعراض مختلفة للمرض ، مما يؤدي إلى اضطراب استتباب الكالسيوم اللازم لتقلص العضلات. ومع ذلك ، كلا exons لا يمكن أن توجد في المرضى. تم نسخ واحد منهم فقط ، على الرغم من وجود كليهما في الجين.
البديل 3 "مواقع القبول
•••كومستوك / كومستوك / جيتي إيماجيس
يتم استخدام تقاطع لصق في الطرف 3 ، وتغيير حدود 5 "من exon المصب. مثال على ذلك هو البروتين المنشط للمحول (Tra) الموجود في إناث D. melanogaster (ذبابة الفاكهة). يحتوي الجين الأصلي لـ Tra على موقعين متقبلين حيث يمكن للجين أن ينقسم أثناء النسخ. يستخدم الذكور موقع متقبل المنبع ، والذي يتضمن كودون التوقف المبكر. هذا يشكل بروتين غير وظيفي. تستخدم الإناث موقع متقبل المصب ، مما يؤدي إلى استئصال كودون الإيقاف كجزء من الإنترون ، مما يؤدي إلى تكوين بروتين Tra فعال.
5 مواقع المانحين البديلة
•••كومستوك إيماجيس / كومستوك / جيتي إيماجيس
يتم استخدام وصلة لصق عند 5 '، وتغيير 3' حدود exon المنبع. بينما تؤدي مواقع القبول البديلة إلى اختلافات صغيرة في تسلسل البروتين ، مانح بديل يمكن أن تؤدي المواقع إلى اختلافات جذرية في تسلسل البروتين وهيكله لأنه يمكن أن يسبب الإطارات. مثال على ذلك هو التضفير البديل للموقع المانح لجين BTNL2. يؤدي استخدام موقع المنبع ، بدلاً من موقع المصب ، إلى بروتين مختصر بدون مجال IgC الطرفي C أو الحلزون عبر الغشاء. ينتج عن هذا الاستعداد للإصابة بمرض التهابي مزمن.
احتباس Intron
•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images
على غرار تخطي exon ، يتم الاحتفاظ بـ exon في mRNA ، ولكن على عكس تخطي exon ، فإن exon لا يحيط به introns. إذا كانت الإنترونات موجودة ، فغالبًا ما يتم ترميزها في مناطق الترميز بين الأحماض الأمينية القريبة بواسطة exons ، أو كودون الإيقاف ، أو تحول في إطار القراءة يتسبب في تكوين البروتين غير وظيفية. هذه هي الآلية الأقل شيوعًا للربط البديل.