Lo splicing alternativo è parte integrante della biodiversità. Varie specie utilizzano questi meccanismi per svolgere funzioni di regolazione. Il vantaggio principale dello splicing è che più proteine possono essere formate da un singolo gene attraverso lo splicing di introni ed esoni. Tuttavia, questi meccanismi possono anche causare varie malattie se non regolati. I meccanismi più comuni sono il salto di esone, gli esoni che si escludono a vicenda, i siti accettori alternativi, i siti donatori alternativi e la ritenzione di introni.
Comprensione di base dello splicing alternativo
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Non è esagerato affermare che senza splicing alternativo, la biodiversità non sarebbe possibile. Lo splicing alternativo può produrre più proteine da un singolo gene. Questa flessibilità consente allo stesso gene di contribuire a tratti diversi. Ciò è possibile a causa degli esoni, che sono tratti di nucleotidi che rimangono nel prodotto dell'RNA, e degli introni, che vengono rimossi attraverso lo splicing dell'RNA. Esistono molte modalità di splicing alternativo che contribuiscono alla biodiversità negli eucarioti. Gli attivatori, come il codone di inizio AUG, nel sito di giunzione promuovono lo splicing. Questi meccanismi variano in ogni situazione e si pensa che regolino le funzioni cellulari in base a condizioni particolari. Tuttavia, lo splicing improprio può anche contribuire a varie malattie, incluso il cancro.
Salto dell'esone
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Questo meccanismo è noto anche come esone a cassetta, in cui un esone viene separato dal gene durante la trascrizione. Un esempio potrebbe essere il gene dsx in D. melanogaster (moscerino della frutta). I maschi hanno gli esoni 1, 2, 3, 5 e 6 mentre le femmine hanno 1, 2, 3 e 4. Un segnale di poliadenilazione nell'esone 4 provoca l'arresto della trascrizione in quel punto. L'esone 4 viene aggiunto alle femmine a causa di uno degli attivatori presenti solo nelle femmine e non nei maschi.
Exons mutuamente esclusivi
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Nel caso di esoni che si escludono a vicenda, durante la trascrizione viene mantenuto solo uno dei due esoni consecutivi. Un esempio è la regolazione degli esoni 8a e 8 nei canali del calcio CaV1.2. Nella sindrome di Timothy, le forme alternative di questi due esoni possono portare a diversi sintomi della malattia, che causa l'interruzione dell'omeostasi del calcio necessaria per la contrazione muscolare. Tuttavia, entrambi gli esoni non possono esistere nei pazienti; solo uno di essi viene trascritto, sebbene entrambi siano presenti nel gene.
Siti di accettazione alternativi da 3'
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Viene utilizzata la giunzione di giunzione all'estremità 3', modificando il confine 5' dell'esone a valle. Un esempio è la proteina attivatore Transformer (Tra) presente nelle femmine di D. melanogaster (moscerino della frutta). Il gene originale per Tra contiene due siti accettori in cui il gene può dividersi durante la trascrizione. I maschi usano il sito accettore a monte, che include un codone di stop precoce. Questo forma una proteina non funzionale. Le femmine usano il sito accettore a valle, che provoca l'asportazione del codone di stop come parte dell'introne, formando una proteina Tra funzionante.
Siti di donatori alternativi da 5'
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Viene utilizzata la giunzione di giunzione al 5', modificando il confine 3' dell'esone a monte. Mentre i siti accettori alternativi portano a piccole variazioni nelle sequenze proteiche, il donatore alternativo possono portare a drastiche differenze nella sequenza e nella struttura delle proteine perché possono causare frameshift. Un esempio potrebbe essere lo splicing alternativo del sito donatore del gene BTNL2. L'uso del sito a monte, invece del sito a valle, porta a una proteina abbreviata senza il dominio IgC C-terminale o l'elica transmembrana. Ciò si traduce in predisposizione alla malattia infiammatoria cronica.
Ritenzione di introni
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Simile al salto dell'esone, l'esone viene trattenuto nell'mRNA, ma a differenza del salto dell'esone, l'esone non è affiancato da introni. Se gli introni sono esistiti, sono spesso codificati nelle regioni codificanti tra gli amminoacidi di close da esoni, il codone di stop, o uno spostamento nel frame di lettura che fa sì che la proteina diventi non funzionale. Questo è il meccanismo meno comune di splicing alternativo.