Το εναλλακτικό μάτισμα αποτελεί αναπόσπαστο συστατικό της βιοποικιλότητας. Διάφορα είδη χρησιμοποιούν αυτούς τους μηχανισμούς για την εκτέλεση ρυθμιστικών λειτουργιών. Το κύριο πλεονέκτημα του ματίσματος είναι ότι πολλαπλές πρωτεΐνες μπορούν να σχηματιστούν από ένα μόνο γονίδιο μέσω ματίσματος ιντρονίων και εξονίων. Ωστόσο, αυτοί οι μηχανισμοί μπορούν επίσης να προκαλέσουν διάφορες ασθένειες εάν αφεθούν χωρίς ρύθμιση. Οι πιο συνηθισμένοι μηχανισμοί είναι η παράλειψη εξονίων, τα αμοιβαία αποκλειστικά εξόνια, οι εναλλακτικές τοποθεσίες αποδέκτη, οι εναλλακτικές τοποθεσίες δωρητών και η διατήρηση ιντρονίων.
Βασική κατανόηση της εναλλακτικής σύνδεσης
•••Comstock / Comstock / Getty Images
Δεν είναι υπερβολή να πούμε ότι χωρίς εναλλακτική σύνδεση, δεν θα ήταν δυνατή η βιοποικιλότητα. Το εναλλακτικό μάτισμα μπορεί να παράγει πολλαπλές πρωτεΐνες από ένα μόνο γονίδιο. Αυτή η ευελιξία επιτρέπει στο ίδιο γονίδιο να συνεισφέρει σε διαφορετικά χαρακτηριστικά. Αυτό είναι δυνατό λόγω εξονίων, τα οποία είναι τμήματα νουκλεοτιδίων που παραμένουν στο προϊόν RNA, και ιντρόνια, τα οποία απομακρύνονται μέσω ματίσματος RNA. Υπάρχουν πολλοί τρόποι εναλλακτικού ματίσματος που συμβάλλουν στη βιοποικιλότητα των ευκαρυωτικών. Οι ενεργοποιητές, όπως το αρχικό κωδικόνιο AUG, στον ιστότοπο συναρμολόγησης προωθούν το μάτισμα. Αυτοί οι μηχανισμοί ποικίλλουν σε κάθε κατάσταση και πιστεύεται ότι ρυθμίζουν τις λειτουργίες των κυττάρων με βάση συγκεκριμένες συνθήκες. Ωστόσο, το ακατάλληλο μάτισμα μπορεί επίσης να συμβάλει σε διάφορες ασθένειες, συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου.
Exon Παράβλεψη
•••Comstock Images / Comstock / Getty Images
Αυτός ο μηχανισμός είναι επίσης γνωστός ως κασέτα εξόνιο, όπου ένα εξόνιο αποσπάται από το γονίδιο κατά τη διάρκεια της μεταγραφής. Ένα παράδειγμα θα ήταν το γονίδιο dsx στο D. melanogaster (μύγα φρούτων). Τα αρσενικά έχουν εξόνια 1, 2, 3, 5 και 6, ενώ τα θηλυκά έχουν 1, 2, 3 και 4. Ένα σήμα πολυαδενυλίωσης στο εξόνιο 4 προκαλεί τη διακοπή της μεταγραφής σε αυτό το σημείο. Το Exon 4 προστίθεται στα θηλυκά λόγω ενός από τους ενεργοποιητές που υπάρχουν μόνο σε γυναίκες και όχι σε άνδρες.
Αμοιβαία Αποκλειστικά Εξώνια
•••Thomas Northcut / Lifesize / Getty Images
Στην περίπτωση αμοιβαία αποκλειστικών εξονίων, μόνο ένα από τα δύο διαδοχικά εξόνια διατηρείται κατά τη μεταγραφή. Ένα παράδειγμα είναι η ρύθμιση των εξονίων 8α και 8 στα κανάλια ασβεστίου CaV1.2. Στο σύνδρομο Timothy, οι εναλλακτικές μορφές αυτών των δύο εξονίων μπορούν να οδηγήσουν σε διαφορετικά συμπτώματα της νόσου, η οποία προκαλεί διαταραχή της ομοιόστασης ασβεστίου που απαιτείται για τη συστολή των μυών. Ωστόσο, και τα δύο εξόνια δεν μπορούν να υπάρχουν σε ασθενείς. μόνο ένα από αυτά μεταγράφεται, αν και τα δύο είναι παρόντα στο γονίδιο.
Εναλλακτικοί ιστότοποι αποδέκτη 3 ’
•••Comstock / Comstock / Getty Images
Χρησιμοποιείται ο σύνδεσμος συναρμολόγησης στο άκρο 3 ', αλλάζοντας το όριο των 5' του εξονίου. Ένα παράδειγμα είναι η πρωτεΐνη ενεργοποιητή Transformer (Tra) που υπάρχει σε γυναίκες D. melanogaster (μύγα φρούτων). Το αρχικό γονίδιο για το Tra περιέχει δύο θέσεις δέκτες όπου το γονίδιο μπορεί να διαχωριστεί κατά τη μεταγραφή. Τα αρσενικά χρησιμοποιούν τον ιστότοπο αποδέκτη ανάντη, ο οποίος περιλαμβάνει ένα κωδικόνιο πρώιμης διακοπής. Αυτό σχηματίζει μια μη λειτουργική πρωτεΐνη. Τα θηλυκά χρησιμοποιούν την τοποθεσία του αποδέκτη κατάντη, η οποία αναγκάζει το κωδικόνιο διακοπής να αποκοπεί ως μέρος του ιντρονίου, σχηματίζοντας μια λειτουργική πρωτεΐνη Tra.
Εναλλακτικοί ιστότοποι δωρητών 5 ’
•••Comstock Images / Comstock / Getty Images
Χρησιμοποιείται η σύνδεση διακλάδωσης στο 5 ', αλλάζοντας το όριο 3' του ανάντη εξονίου. Ενώ οι εναλλακτικές θέσεις αποδεκτών οδηγούν σε μικρές διαφορές στις αλληλουχίες πρωτεϊνών, εναλλακτικός δότης οι ιστότοποι μπορούν να οδηγήσουν σε δραστικές διαφορές στην αλληλουχία και τη δομή των πρωτεϊνών επειδή μπορεί να προκαλέσουν μετατοπίσεις πλαισίου. Ένα παράδειγμα θα ήταν ο εναλλακτικός ματισμός της περιοχής του δότη του γονιδίου BTNL2. Η χρήση της ανάντη θέσης, αντί της κατάντη θέσης, οδηγεί σε μια συντετμημένη πρωτεΐνη χωρίς την Ο-τερματική περιοχή IgC ή τη διαμεμβρανική έλικα. Αυτό οδηγεί σε προδιάθεση για χρόνια φλεγμονώδη νόσο.
Διατήρηση Intron
•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Εικόνες
Παρόμοια με την παράλειψη εξονίου, το εξόνιο διατηρείται στο mRNA, αλλά σε αντίθεση με την παράλειψη εξονίου, το εξόνιο δεν πλαισιώνεται από ιντρόνια. Εάν υπήρχαν ιντρόνια, συχνά κωδικοποιούνται στις κωδικεύουσες περιοχές μεταξύ των αμινοξέων του στενού από εξόνια, το κωδικόνιο διακοπής ή μια μετατόπιση στο πλαίσιο ανάγνωσης που προκαλεί την πρωτεΐνη να γίνει μη λειτουργική. Αυτός είναι ο λιγότερο κοινός μηχανισμός εναλλακτικού ματίσματος.