Alternativní sestřih je nedílnou součástí biologické rozmanitosti. Různé druhy používají tyto mechanismy k provádění regulačních funkcí. Hlavní výhodou sestřihu je, že z jednoho genu může být vytvořeno více proteinů sestřihem intronů a exonů. Tyto mechanismy však mohou také způsobit různá onemocnění, pokud nejsou regulovány. Nejběžnějšími mechanismy jsou přeskakování exonů, vzájemně se vylučující exony, alternativní akceptorová místa, alternativní donorová místa a retence intronů.
Základní porozumění alternativním sestřihům
•••Comstock / Comstock / Getty Images
Není přehnané říci, že bez alternativního sestřihu by biodiverzita nebyla možná. Alternativní sestřih může produkovat více proteinů z jednoho genu. Tato flexibilita umožňuje stejnému genu přispívat k různým znakům. To je možné díky exonům, což jsou úseky nukleotidů, které zůstávají v produktu RNA, a intronům, které jsou odstraněny sestřihem RNA. Existuje mnoho způsobů alternativního sestřihu, které přispívají k biologické rozmanitosti u eukaryot. Aktivátory, jako je start kodon AUG, v místě sestřihu podporují sestřih. Tyto mechanismy se liší v každé situaci a předpokládá se, že regulují funkce buněk na základě konkrétních podmínek. Nesprávné sestřih však může také přispět k různým chorobám, včetně rakoviny.
Přeskakování exonu
•••Comstock Images / Comstock / Getty Images
Tento mechanismus je také známý jako kazetový exon, kdy je během transkripce exon z genu sestřižen. Příkladem může být gen dsx v D. melanogaster (ovocná muška). Muži mají exony 1, 2, 3, 5 a 6, zatímco ženy mají 1, 2, 3 a 4. Polyadenylační signál v exonu 4 způsobí, že se transkripce v tomto bodě zastaví. Exon 4 se přidává ženám kvůli jednomu z aktivátorů přítomných pouze u žen a nikoli u mužů.
Vzájemně exkluzivní exony
•••Thomas Northcut / Lifesize / Getty Images
V případě vzájemně se vylučujících exonů je během transkripce zachován pouze jeden ze dvou po sobě následujících exonů. Příkladem je regulace exonů 8a a 8 v kalciových kanálech CaV1.2. U Timothyho syndromu mohou alternativní formy těchto dvou exonů vést k různým příznakům onemocnění, což způsobuje narušení homeostázy vápníku potřebné pro svalovou kontrakci. Oba exony však u pacientů nemohou existovat; pouze jeden z nich je transkribován, ačkoli oba jsou přítomny v genu.
Alternativní 3 'akceptorové stránky
•••Comstock / Comstock / Getty Images
Je použit spojovací spoj na 3 'konci, který mění 5' hranici následného exonu. Příkladem je aktivátorový protein Transformer (Tra) přítomný u žen D. melanogaster (ovocná muška). Původní gen pro Tra obsahuje dvě akceptorová místa, kde se gen může během transkripce štěpit. Muži používají upstream akceptorové místo, které zahrnuje kodon časného zastavení. To vytváří nefunkční protein. Ženy používají downstream akceptorové místo, které způsobuje, že stop kodon je vyříznut jako součást intronu a vytváří funkční protein Tra.
Alternativní 5 ‘dárcovské stránky
•••Comstock Images / Comstock / Getty Images
Je použit spojovací spoj na 5 ', který mění 3' hranici předního exonu. Zatímco alternativní akceptorová místa vedou k malým odchylkám v proteinových sekvencích, alternativní dárce stránky mohou vést k drastickým rozdílům v sekvenci a struktuře proteinů, protože to může způsobit posuny rámů. Příkladem může být sestřih alternativního donorového místa genu BTNL2. Použití upstream místa namísto downstream místa vede ke zkrácenému proteinu bez C-terminální IgC domény nebo transmembránové šroubovice. To má za následek predispozici k chronickému zánětlivému onemocnění.
Retence intronů
•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images
Podobně jako při přeskakování exonu je exon zachován v mRNA, ale na rozdíl od přeskakování exonu není exon ohraničen introny. Pokud introny skutečně existovaly, jsou často kódovány v kódujících oblastech mezi blízkými aminokyselinami exony, stop kodonem nebo posunem čtecího rámce, který způsobí, že se protein stane nefunkční. Toto je nejméně běžný mechanismus alternativního sestřihu.
