L'épissage alternatif fait partie intégrante de la biodiversité. Diverses espèces utilisent ces mécanismes pour exercer des fonctions de régulation. Le principal avantage de l'épissage est que plusieurs protéines peuvent être formées à partir d'un seul gène grâce à l'épissage d'introns et d'exons. Cependant, ces mécanismes peuvent également causer diverses maladies s'ils ne sont pas régulés. Les mécanismes les plus courants sont le saut d'exon, les exons mutuellement exclusifs, les sites accepteurs alternatifs, les sites donneurs alternatifs et la rétention d'intron.
Compréhension de base de l'épissage alternatif
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Il n'est pas exagéré de dire que sans l'épissage alternatif, la biodiversité ne serait pas possible. L'épissage alternatif peut produire plusieurs protéines à partir d'un seul gène. Cette flexibilité permet au même gène de contribuer à différents traits. Ceci est possible grâce aux exons, qui sont des segments de nucléotides qui restent dans le produit d'ARN, et aux introns, qui sont éliminés par épissage d'ARN. Il existe de nombreux modes d'épissage alternatif qui contribuent à la biodiversité chez les eucaryotes. Les activateurs, tels que le codon d'initiation AUG, dans le site d'épissage favorisent l'épissage. Ces mécanismes varient dans chaque situation et sont censés réguler les fonctions cellulaires en fonction de conditions particulières. Cependant, un épissage incorrect peut également contribuer à diverses maladies, y compris le cancer.
Saut d'exon
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Ce mécanisme est également connu sous le nom d'exon de cassette, où un exon est épissé hors du gène pendant la transcription. Un exemple serait le gène dsx dans D. melanogaster (mouche des fruits). Les mâles ont les exons 1, 2, 3, 5 et 6 tandis que les femelles ont 1, 2, 3 et 4. Un signal de polyadénylation dans l'exon 4 provoque l'arrêt de la transcription à ce stade. L'exon 4 est ajouté aux femmes en raison de l'un des activateurs présents uniquement chez les femmes et non chez les hommes.
Exons mutuellement exclusifs
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Dans le cas d'exons mutuellement exclusifs, un seul des deux exons consécutifs est retenu lors de la transcription. Un exemple est la régulation des exons 8a et 8 dans les canaux calciques CaV1.2. Dans le syndrome de Timothy, les formes alternatives de ces deux exons peuvent conduire à des symptômes différents de la maladie, ce qui provoque une perturbation de l'homéostasie calcique nécessaire à la contraction musculaire. Cependant, les deux exons ne peuvent pas exister chez les patients; un seul d'entre eux est transcrit, bien que les deux soient présents dans le gène.
Sites accepteurs alternatifs 3'
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La jonction d'épissage à l'extrémité 3' est utilisée, modifiant la limite 5' de l'exon en aval. Un exemple est la protéine activatrice Transformer (Tra) présente chez les femelles de D. melanogaster (mouche des fruits). Le gène original de Tra contient deux sites accepteurs où le gène peut se diviser pendant la transcription. Les mâles utilisent le site accepteur en amont, qui comprend un codon d'arrêt précoce. Cela forme une protéine non fonctionnelle. Les femelles utilisent le site accepteur en aval, ce qui provoque l'excision du codon d'arrêt dans le cadre de l'intron, formant une protéine Tra fonctionnelle.
Sites donateurs alternatifs 5'
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La jonction d'épissage au 5' est utilisée, modifiant la limite 3' de l'exon en amont. Alors que les sites accepteurs alternatifs conduisent à de petites variations dans les séquences protéiques, les donneurs alternatifs sites peuvent conduire à des différences drastiques dans la séquence et la structure des protéines, car cela peut causer décalages de cadre. Un exemple serait l'épissage alternatif du site donneur du gène BTNL2. L'utilisation du site amont, au lieu du site aval, conduit à une protéine abrégée sans le domaine IgC C-terminal ni l'hélice transmembranaire. Il en résulte une prédisposition aux maladies inflammatoires chroniques.
Rétention d'intron
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Semblable au saut d'exon, l'exon est retenu dans l'ARNm, mais contrairement au saut d'exon, l'exon n'est pas flanqué d'introns. Si des introns existaient, ils sont souvent codés dans les régions codantes parmi les acides aminés de proches par des exons, le codon d'arrêt, ou un changement dans le cadre de lecture provoquant la transformation de la protéine non fonctionnel. C'est le mécanisme le moins courant d'épissage alternatif.