Vaihtoehtoinen liitos on olennainen osa biologista monimuotoisuutta. Useat lajit käyttävät näitä mekanismeja sääntelytoimintojen suorittamiseen. Silmukoinnin tärkein etu on, että useita proteiineja voidaan muodostaa yhdestä geenistä yhdistämällä introneja ja eksoneja. Nämä mekanismit voivat kuitenkin myös aiheuttaa erilaisia sairauksia, jos niitä ei säännellä. Yleisimpiä mekanismeja ovat eksonin ohitus, toisiaan poissulkevat eksonit, vaihtoehtoiset akceptorisivustot, vaihtoehtoiset luovuttajakohdat ja intronin retentio.
Perustiedot vaihtoehtoisesta jatkamisesta
•••Comstock / Comstock / Getty Images
Ei ole liioiteltua sanoa, että ilman vaihtoehtoista jatkamista biologinen monimuotoisuus ei olisi mahdollista. Vaihtoehtoinen silmukointi voi tuottaa useita proteiineja yhdestä geenistä. Tämän joustavuuden ansiosta sama geeni voi vaikuttaa erilaisiin piirteisiin. Tämä on mahdollista johtuen eksoneista, jotka ovat RNA-tuotteeseen jääviä nukleotidiosuuksia, ja introneista, jotka poistetaan RNA-silmukoinnin kautta. Eukaryooteissa on monia vaihtoehtoisia liitosmuotoja, jotka edistävät biologista monimuotoisuutta. Aktivaattorit, kuten aloituskodoni AUG, silmukointikohdassa edistävät silmukoitumista. Nämä mekanismit vaihtelevat kussakin tilanteessa ja niiden uskotaan säätelevän solutoimintoja tiettyjen olosuhteiden perusteella. Väärä liitos voi kuitenkin myös vaikuttaa erilaisiin sairauksiin, mukaan lukien syöpä.
Exonin ohitus
•••Comstock Images / Comstock / Getty Images
Tätä mekanismia kutsutaan myös kasettieksoniksi, jossa eksoni silmukoituu geenistä transkription aikana. Esimerkki olisi dsx-geeni D: ssä. melanogaster (hedelmäkärpä). Miehillä on eksonit 1, 2, 3, 5 ja 6, kun taas naisilla on 1, 2, 3 ja 4. Eksadissa 4 oleva polyadenylaatiosignaali saa transkription pysähtymään siinä kohdassa. Eksoni 4 lisätään naisille, koska yksi aktivaattoreista on läsnä vain naisilla eikä miehillä.
Keskinäisesti poissulkevat eksonit
•••Thomas Northcut / Lifesize / Getty Images
Toisiaan poissulkevien eksonien tapauksessa vain yksi kahdesta peräkkäisestä eksonista säilyy transkription aikana. Esimerkki on eksonien 8a ja 8 säätely CaV1.2-kalsiumkanavissa. Timothyn oireyhtymässä näiden kahden eksonin vaihtoehtoiset muodot voivat johtaa taudin erilaisiin oireisiin, mikä aiheuttaa häiriöitä lihasten supistumiseen tarvittavassa kalsiumin homeostaasissa. Molempia eksoneja ei kuitenkaan voi olla potilailla; vain yksi niistä on transkriptoitu, vaikka molemmat ovat läsnä geenissä.
Vaihtoehtoiset 3 ’hyväksyntäpaikat
•••Comstock / Comstock / Getty Images
3'-päässä olevaa liitoskohtaa käytetään muuttamaan alavirran eksonin 5'-rajaa. Esimerkkinä voidaan mainita D-naarailla esiintyvä muuntaja (Tra) -aktivaattoriproteiini. melanogaster (hedelmäkärpä). Alkuperäinen Tra-geeni sisältää kaksi akseptorikohtaa, joissa geeni voi hajota transkription aikana. Miehet käyttävät ylävirran akseptorikohtaa, joka sisältää varhaisen lopetuksen kodonin. Tämä muodostaa ei-toimivan proteiinin. Naiset käyttävät alavirran akseptorikohtaa, mikä saa stop-kodonin leikkaamaan osana intronia muodostaen toimivan Tra-proteiinin.
Vaihtoehto 5 ’Lahjoittajien sivustot
•••Comstock Images / Comstock / Getty Images
5'-silmukan liitoskohtaa käytetään muuttamaan ylävirran eksonin 3'-rajaa. Vaikka vaihtoehtoiset akseptorisivustot johtavat pieniin vaihteluihin proteiinisekvensseissä, vaihtoehtoinen luovuttaja kohdat voivat johtaa dramaattisiin eroihin proteiinisekvenssissä ja rakenteessa, koska se voi aiheuttaa kehyssiirrot. Esimerkki olisi BTNL2-geenin vaihtoehtoinen luovuttajakohdan silmukointi. Ylävirran paikan käyttö alavirran sijainnin sijasta johtaa lyhennettyyn proteiiniin ilman C-terminaalista IgC-domeenia tai kalvon läpikuultavaa kierukkaa. Tämä johtaa alttiuteen krooniseen tulehdussairauteen.
Intronin säilyttäminen
•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images
Samoin kuin eksonin ohitus, eksoni pidetään mRNA: ssa, mutta toisin kuin eksonin ohitus, eksonia ei reunustaa intronit. Jos introneja olisi ollut, ne koodataan usein koodaaville alueille lähellä olevien aminohappojen joukossa eksonien, lopetuskodonin tai siirtymän lukukehyksessä aiheuttavan proteiinin tulon ei-toimiva. Tämä on vähiten yleinen vaihtoehtoisen liitoksen mekanismi.