A génmegkötő mechanizmus öt típusa

Az alternatív illesztés a biológiai sokféleség szerves eleme. Különböző fajok használják ezeket a mechanizmusokat a szabályozási funkciók ellátására. A splicing fő előnye, hogy egyetlen génből több fehérje képződhet intronok és exonok splicingje révén. Ezek a mechanizmusok azonban különféle betegségeket is okozhatnak, ha szabályozatlanok maradnak. A leggyakoribb mechanizmusok az exon kihagyása, egymást kizáró exonok, alternatív akceptor helyek, alternatív donor helyek és intron retenció.

•••Comstock / Comstock / Getty Images

Nem túlzás azt állítani, hogy alternatív splicing nélkül a biodiverzitás nem lenne lehetséges. Az alternatív splicing több fehérjét is előállíthat egyetlen génből. Ez a rugalmasság lehetővé teszi, hogy ugyanaz a gén hozzájáruljon a különböző tulajdonságokhoz. Ez az exonoknak köszönhető, amelyek az RNS-termékben megmaradó nukleotidszakaszok, és az RNS-splicing révén eltávolított intronok miatt. Az eukariótákban számos alternatív splicing mód járul hozzá a biodiverzitáshoz. Az aktivátorok, mint például az AUG start kodon, a kötés helyén elősegítik a splicinget. Ezek a mechanizmusok az egyes helyzetekben eltérőek, és úgy gondolják, hogy bizonyos körülmények alapján szabályozzák a sejtek működését. A helytelen illesztés azonban különféle betegségekhez is hozzájárulhat, beleértve a rákot is.

•••Comstock Images / Comstock / Getty Images

Ezt a mechanizmust kazettás exonnak is nevezik, ahol a transzkripció során egy exon kikapcsolódik a génből. Ilyen például a Dsx gén. melanogaster (gyümölcslégy). A hímeknél 1, 2, 3, 5 és 6 exon van, míg a nőknél 1, 2, 3 és 4. A 4. exonban lévő poliadenilációs szignál miatt a transzkripció ezen a ponton leáll. A 4-es exont a nőkhöz adják, mivel az egyik aktivátor csak nőknél van jelen, férfiaknál nem.

•••Thomas Northcut / Lifesize / Getty Images

Kölcsönösen kizáró exonok esetén a két egymást követő exon közül csak az egyik marad meg a transzkripció során. Ilyen például a 8a és 8 exonok szabályozása a CaV1.2 kalciumcsatornákban. Timothy-szindrómában e két exon alternatív formái a betegség különböző tüneteihez vezethetnek, ami az izomösszehúzódáshoz szükséges kalcium homeosztázis megszakadását okozza. Mindkét exon azonban nem létezhet a betegeknél; közülük csak egy van átírva, bár mindkettő jelen van a génben.

•••Comstock / Comstock / Getty Images

A 3 ’végén lévő összekötő csomópontot használják, megváltoztatva a downstream exon 5’ határát. Ilyen például a D nőstényekben jelen lévő transzformátor (Tra) aktivátor fehérje. melanogaster (gyümölcslégy). A Tra eredeti génje két akceptorhelyet tartalmaz, ahol a gén szétválhat transzkripció során. A hímek az upstream akceptorhelyet használják, amely egy korai leállítási kodont tartalmaz. Ez egy nem funkcionális fehérjét képez. A nőstények a downstream akceptorhelyet használják, ami a stop kodon kivágását eredményezi az intron részeként, egy működő Tra fehérjét képezve.

•••Comstock Images / Comstock / Getty Images

Az 5 ’-nél lévő összekötési csomópontot használják, megváltoztatva az upstream exon 3’ határát. Míg az alternatív akceptorhelyek a fehérjeszekvenciák kis eltéréseihez vezetnek, addig az alternatív donor helyek drasztikus különbségekhez vezethetnek a fehérje szekvenciájában és szerkezetében, mert ez okozhatja keretváltások. Példa lehet a BTNL2 gén alternatív donorhelyi splicingje. A upstream hely használata a downstream hely helyett egy rövidített fehérjéhez vezet a C-terminális IgC domén vagy a transzmembrán hélix nélkül. Ez hajlamos krónikus gyulladásos betegségre.

•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images

Az exonugráshoz hasonlóan az exon megmarad az mRNS-ben, de az exonugrással ellentétben az exont nem kísérik az intronok. Ha léteztek intronok, akkor azokat gyakran a kódoló régiókban kódolják a közeli aminosavak között az exonok, a stopkodon vagy az olvasási keret eltolódása miatt a fehérje válik nem funkcionális. Ez az alternatív illesztés legkevésbé elterjedt mechanizmusa.