Alternatiivne ühendamine on bioloogilise mitmekesisuse lahutamatu osa. Erinevad liigid kasutavad neid mehhanisme regulatiivsete funktsioonide täitmiseks. Splaissingu peamine eelis on see, et ühest geenist saab intronite ja eksonite liitmise kaudu moodustada mitu valku. Kuid need mehhanismid võivad reguleerimata jätmise korral põhjustada ka erinevaid haigusi. Levinumad mehhanismid on eksoni vahelejätmine, üksteist välistavad eksonid, alternatiivsed aktseptorsaidid, alternatiivsed doonorsaidid ja introni retentsioon.
Põhiline arusaam alternatiivsest ühendamisest
•••Comstock / Comstock / Getty Images
Pole liialdus öelda, et ilma alternatiivse splaissingu tegemata ei oleks bioloogiline mitmekesisus võimalik. Alternatiivne splaissing võib toota ühest geenist mitu valku. See paindlikkus võimaldab samal geenil aidata kaasa erinevatele tunnustele. See on võimalik tänu eksonitele, mis on RNA produktis püsivad nukleotiidide osad, ja intronitele, mis eemaldatakse RNA splaissimise kaudu. Eukarüootide bioloogilisele mitmekesisusele aitab kaasa palju alternatiivse ühendamise viise. Splaissimist soodustavad aktivaatorid, näiteks alguskoodon AUG. Need mehhanismid on igas olukorras erinevad ja arvatakse, et see reguleerib raku funktsioone konkreetsete tingimuste põhjal. Vale splaissimine võib aga kaasa aidata ka mitmesugustele haigustele, sealhulgas vähile.
Exoni vahelejätmine
•••Comstock Images / Comstock / Getty Images
Seda mehhanismi tuntakse ka kui kassetteksonit, kus transkriptsiooni käigus spekuleeritakse ekson geenist välja. Näiteks võib tuua dsx geeni D-s. melanogaster (puuviljakärbes). Isastel on 1., 2., 3., 5. ja 6. ekson, emastel aga 1., 2., 3. ja 4. ekson. 4. eksonis olev polüadenüülimissignaal peatab transkriptsiooni selles punktis. Naistele lisatakse ekson 4, kuna üks aktivaatoritest on ainult naistel ja mitte meestel.
Vastastikku välistavad eksonid
•••Thomas Northcut / Lifesize / Getty Images
Vastastikku välistavate eksonite korral säilib transkriptsiooni ajal ainult üks kahest järjestikusest eksonist. Näitena võib tuua eksonite 8a ja 8 reguleerimise CaV1.2 kaltsiumikanalites. Timothy sündroomi korral võivad nende kahe eksoni alternatiivsed vormid põhjustada haiguse erinevaid sümptomeid, mis põhjustab lihaste kokkutõmbumiseks vajaliku kaltsiumi homöostaasi katkemist. Mõlemad eksonid ei saa siiski patsientidel eksisteerida; ainult üks neist on transkribeeritud, kuigi mõlemad on geenis olemas.
Alternatiivsed 3 ’aktseptorite saidid
•••Comstock / Comstock / Getty Images
Kasutatakse ühenduspunkti 3 ’otsas, muutes allavoolu oleva eksoni 5’ piiri. Näide on D-naistel esinev transformaatori (Tra) aktivaatorvalk. melanogaster (puuviljakärbes). Tra originaalne geen sisaldab kahte aktseptorsaiti, kus geen võib transkriptsiooni käigus lõhestuda. Isased kasutavad ülesvoolu aktseptorsaiti, mis sisaldab varajase peatuse koodonit. See moodustab mittefunktsionaalse valgu. Emased kasutavad allavoolu aktseptorsaiti, mis põhjustab stoppkoodoni eemaldamise introni osana, moodustades toimiva Tra valgu.
Alternatiivsed 5 ’doonorsaidid
•••Comstock Images / Comstock / Getty Images
Kasutatakse ühenduspunkti 5 ’juures, muutes ülesvoolu eksoni 3’ piiri. Kui alternatiivsed aktseptorsaidid viivad valgujärjestuste väikeste variatsioonideni, siis alternatiivne doonor saidid võivad põhjustada drastilisi erinevusi valkude järjestuses ja struktuuris, kuna see võib põhjustada raami nihked. Näitena võib tuua BTNL2 geeni alternatiivse doonorsaidi splaissingu. Ülesvoolu saidi kasutamine allavoolu saidi asemel viib lühendatud valguni, kus puudub C-terminaalne IgC domeen või transmembraanne spiraal. Selle tulemuseks on eelsoodumus kroonilise põletikulise haiguse tekkeks.
Introni säilitamine
•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images
Sarnaselt eksoni vahelejätmisega säilitatakse ekson mRNA-s, kuid erinevalt eksoni vahelejätmisest ei kõrvalda eksonit intronid. Kui intronid olid olemas, on need sageli kodeeritud lähedaste aminohapete hulgas kodeerivates piirkondades eksonite, stoppkoodoni või nihe lugemisraamis, mis põhjustab valgu muutumise mittefunktsionaalne. See on alternatiivse splaissingu kõige vähem levinud mehhanism.