Lima Jenis Mekanisme Penyambungan Gen

Penyambungan alternatif merupakan komponen integral dari keanekaragaman hayati. Berbagai spesies menggunakan mekanisme ini untuk menjalankan fungsi pengaturan. Keuntungan utama dari splicing adalah bahwa beberapa protein dapat dibentuk dari satu gen melalui splicing intron dan ekson. Namun, mekanisme ini juga dapat menyebabkan berbagai penyakit jika dibiarkan tidak diatur. Mekanisme yang paling umum adalah ekson skipping, ekson saling eksklusif, situs akseptor alternatif, situs donor alternatif dan retensi intron.

•••Gambar Comstock/Comstock/Getty

Tidaklah berlebihan untuk mengatakan bahwa tanpa penyambungan alternatif, keanekaragaman hayati tidak akan mungkin terjadi. Penyambungan alternatif dapat menghasilkan banyak protein dari satu gen. Fleksibilitas ini memungkinkan gen yang sama berkontribusi pada sifat yang berbeda. Ini dimungkinkan karena ekson, yang merupakan bentangan nukleotida yang tersisa dalam produk RNA, dan intron, yang dikeluarkan melalui penyambungan RNA. Ada banyak mode penyambungan alternatif yang berkontribusi pada keanekaragaman hayati pada eukariota. Aktivator, seperti kodon awal AUG, di situs sambungan mempromosikan penyambungan. Mekanisme ini bervariasi dalam setiap situasi dan diperkirakan mengatur fungsi sel berdasarkan kondisi tertentu. Namun, penyambungan yang tidak tepat juga dapat menyebabkan berbagai penyakit, termasuk kanker.

•••Gambar Comstock / Gambar Comstock / Getty

Mekanisme ini juga dikenal sebagai ekson kaset, di mana ekson disambungkan dari gen selama transkripsi. Contohnya adalah gen dsx di D. melanogaster (lalat buah). Laki-laki memiliki ekson 1, 2, 3, 5 dan 6 sedangkan perempuan memiliki 1, 2, 3 dan 4. Sinyal poliadenilasi pada ekson 4 menyebabkan transkripsi berhenti pada titik tersebut. Ekson 4 ditambahkan ke betina karena salah satu aktivator hanya ada pada wanita dan bukan pada pria.

•••Thomas Northcut/Lifesize/Getty Images

Dalam kasus ekson yang saling eksklusif, hanya satu dari dua ekson berurutan yang dipertahankan selama transkripsi. Contohnya adalah regulasi ekson 8a dan 8 di saluran kalsium CaV1.2. Pada sindrom Timothy, bentuk alternatif dari dua ekson ini dapat menyebabkan gejala penyakit yang berbeda, yang menyebabkan gangguan homeostasis kalsium yang diperlukan untuk kontraksi otot. Namun, kedua ekson tidak dapat ada pada pasien; hanya satu dari mereka yang ditranskripsi, meskipun keduanya ada dalam gen.

•••Gambar Comstock/Comstock/Getty

Sambungan sambungan di ujung 3' digunakan, mengubah batas 5' ekson hilir. Contohnya adalah protein aktivator Transformer (Tra) yang ada pada betina D. melanogaster (lalat buah). Gen asli untuk Tra berisi dua situs akseptor di mana gen dapat membelah selama transkripsi. Laki-laki menggunakan situs akseptor hulu, yang mencakup kodon stop awal. Ini membentuk protein non-fungsional. Betina menggunakan situs akseptor hilir, yang menyebabkan kodon stop dikeluarkan sebagai bagian dari intron, membentuk protein Tra yang berfungsi.

•••Gambar Comstock / Gambar Comstock / Getty

Sambungan sambungan di 5 'digunakan, mengubah batas 3' dari ekson hulu. Sementara situs akseptor alternatif menyebabkan variasi kecil dalam urutan protein, donor alternatif alternative situs dapat menyebabkan perbedaan drastis dalam urutan dan struktur protein karena dapat menyebabkan pergeseran bingkai. Contohnya adalah penyambungan situs donor alternatif gen BTNL2. Penggunaan situs hulu, alih-alih situs hilir, mengarah ke protein singkat tanpa domain IgC terminal-C atau heliks transmembran. Hal ini menyebabkan kecenderungan penyakit inflamasi kronis.

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

Mirip dengan lompatan ekson, ekson dipertahankan dalam mRNA, tetapi tidak seperti lompatan ekson, ekson tidak diapit oleh intron. Jika intron memang ada, mereka sering dikodekan di daerah pengkodean di antara asam amino terdekat oleh ekson, kodon stop, atau pergeseran kerangka baca yang menyebabkan protein menjadi non-fungsional. Ini adalah mekanisme splicing alternatif yang paling tidak umum.