El empalme alternativo es un componente integral de la biodiversidad. Varias especies utilizan estos mecanismos para llevar a cabo funciones reguladoras. La principal ventaja del empalme es que se pueden formar múltiples proteínas a partir de un solo gen mediante el empalme de intrones y exones. Sin embargo, estos mecanismos también pueden causar diversas enfermedades si no se regulan. Los mecanismos más comunes son la omisión de exón, exones mutuamente excluyentes, sitios aceptores alternativos, sitios donantes alternativos y retención de intrones.
Comprensión básica del empalme alternativo
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No es exagerado decir que sin empalmes alternativos, la biodiversidad no sería posible. El empalme alternativo puede producir múltiples proteínas a partir de un solo gen. Esta flexibilidad permite que el mismo gen contribuya a diferentes rasgos. Esto es posible debido a los exones, que son tramos de nucleótidos que permanecen en el producto de ARN, y a los intrones, que se eliminan mediante el empalme del ARN. Hay muchos modos de empalme alternativo que contribuyen a la biodiversidad en eucariotas. Los activadores, como el codón de inicio AUG, en el sitio de empalme promueven el empalme. Estos mecanismos varían en cada situación y se cree que regulan las funciones celulares en función de condiciones particulares. Sin embargo, un empalme inadecuado también puede contribuir a diversas enfermedades, incluido el cáncer.
Salto de exón
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Este mecanismo también se conoce como exón de casete, donde un exón se corta y empalma del gen durante la transcripción. Un ejemplo sería el gen dsx en D. melanogaster (mosca de la fruta). Los machos tienen los exones 1, 2, 3, 5 y 6, mientras que las hembras tienen 1, 2, 3 y 4. Una señal de poliadenilación en el exón 4 hace que la transcripción se detenga en ese punto. El exón 4 se agrega a las hembras debido a que uno de los activadores está presente solo en las hembras y no en los machos.
Exones mutuamente excluyentes
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En el caso de exones mutuamente excluyentes, solo uno de dos exones consecutivos se retiene durante la transcripción. Un ejemplo es la regulación de los exones 8a y 8 en los canales de calcio CaV1.2. En el síndrome de Timothy, las formas alternativas de estos dos exones pueden provocar diferentes síntomas de la enfermedad, lo que provoca la interrupción de la homeostasis del calcio necesaria para la contracción muscular. Sin embargo, ambos exones no pueden existir en pacientes; sólo uno de ellos se transcribe, aunque ambos están presentes en el gen.
Sitios alternativos de aceptación de 3 '
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Se utiliza la unión de empalme en el extremo de 3 ', cambiando el límite de 5' del exón aguas abajo. Un ejemplo es la proteína activadora Transformer (Tra) presente en las hembras de D. melanogaster (mosca de la fruta). El gen original de Tra contiene dos sitios aceptores donde el gen puede dividirse durante la transcripción. Los machos usan el sitio aceptor aguas arriba, que incluye un codón de parada temprana. Esto forma una proteína no funcional. Las hembras usan el sitio aceptor aguas abajo, lo que hace que el codón de terminación sea escindido como parte del intrón, formando una proteína Tra funcional.
Sitios donantes alternativos de 5 '
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Se utiliza la unión de empalme en el 5 ', cambiando el límite de 3' del exón aguas arriba. Si bien los sitios aceptores alternativos dan lugar a pequeñas variaciones en las secuencias de proteínas, el donante alternativo Los sitios pueden conducir a diferencias drásticas en la secuencia y estructura de las proteínas porque puede causar cambios de fotograma. Un ejemplo sería el empalme en el sitio donante alternativo del gen BTNL2. El uso del sitio corriente arriba, en lugar del sitio corriente abajo, conduce a una proteína abreviada sin el dominio IgC C-terminal o la hélice transmembrana. Esto da como resultado una predisposición a la enfermedad inflamatoria crónica.
Retención de intrones
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Similar a la omisión de exón, el exón se retiene en el ARNm, pero a diferencia de la omisión de exón, el exón no está flanqueado por intrones. Si existieran intrones, a menudo se codifican en las regiones codificantes entre los aminoácidos de cerca por exones, el codón de parada o un cambio en el marco de lectura que hace que la proteína se convierta en no funcional. Este es el mecanismo menos común de empalme alternativo.
