שחבור אלטרנטיבי הוא מרכיב בלתי נפרד מהמגוון הביולוגי. מינים שונים משתמשים במנגנונים אלה לצורך ביצוע פונקציות רגולטוריות. היתרון העיקרי של שחבור הוא שניתן ליצור חלבונים מרובים מגן יחיד באמצעות שחבור של אינטרונים ואקסונים. עם זאת, מנגנונים אלה יכולים לגרום גם למחלות שונות אם הם לא מוסדרים. המנגנונים הנפוצים ביותר הם דילוג על אקסון, אקסונים בלעדיים הדדית, אתרי מקבלים חלופיים, אתרי תורמים חלופיים ושימור אינטרונים.
הבנה בסיסית של שחבור אלטרנטיבי
•••קומסטוק / קומסטוק / Getty Images
לא מוגזם לומר שללא שחבור חלופי, המגוון הביולוגי לא יתאפשר. שחבור אלטרנטיבי יכול לייצר מספר חלבונים מגן יחיד. גמישות זו מאפשרת לאותו גן לתרום לתכונות שונות. זה אפשרי בגלל אקסונים, שהם מתיחות של נוקלאוטידים שנותרו בתוצר ה- RNA, ואינטרונים, שמוסרים באמצעות שחבור של RNA. ישנם מצבים רבים של שחבור אלטרנטיבי התורמים למגוון הביולוגי באיקריוטים. מפעילים, כגון קודון ההתחלה AUG, באתר ה- Splice מקדמים שחבור. מנגנונים אלה משתנים בכל סיטואציה ונחשבים לווסת את תפקודי התאים על בסיס תנאים מסוימים. עם זאת, שחבור לא תקין יכול לתרום גם למחלות שונות, כולל סרטן.
דילוג על אקסון
•••תמונות של קומסטוק / קומסטוק / תמונות של גטי
מנגנון זה ידוע גם בשם קלטת אקסון, שם אקסון נחתך מהגן במהלך התעתיק. דוגמה לכך תהיה הגן dsx ב- D. מלנוגסטר (זבוב פירות). לגברים יש אקסונים 1, 2, 3, 5 ו -6 ואילו לנקבות יש 1, 2, 3 ו -4. אות פוליאדינליציה באקסון 4 גורם להפסקת התעתיק בנקודה זו. אקסון 4 נוסף לנקבות בגלל אחד המפעילים שנמצא רק אצל נקבות ולא אצל גברים.
אקסונים בלעדיים זה לזה
•••תומאס נורת'קוט / Lifesize / Getty Images
במקרה של אקסונים בלעדיים זה לזה, רק אחד משני אקסונים עוקבים נשמר במהלך התמלול. דוגמה לכך היא ויסות האקסונים 8a ו- 8 בערוצי הסידן CaV1.2. בתסמונת טימותי, הצורות החלופיות של שני האקסונים הללו יכולות להוביל לתסמינים שונים של המחלה, הגורמים להפרעה בהומאוסטזיס הסידן הדרוש להתכווצות שרירים. עם זאת, שני האקסונים אינם יכולים להתקיים בחולים; רק אחד מהם מתועתק, אם כי שניהם נמצאים בגן.
אתרי קבלה אלטרנטיביים 3 '
•••קומסטוק / קומסטוק / Getty Images
נעשה שימוש בצומת האחידות בקצה ה -3 ', ומשנה את גבול 5' של האקסון במורד הזרם. דוגמה לכך היא חלבון ההפעלה שנאי (Tra) הקיים אצל נקבות ד. מלנוגסטר (זבוב פירות). הגן המקורי ל- Tra מכיל שני אתרי מקבלים שבהם הגן יכול להתפצל במהלך התמלול. גברים משתמשים באתר הקבלה במעלה הזרם, הכולל קודון להפסקה מוקדמת. זה יוצר חלבון שאינו פונקציונלי. נקבות משתמשות באתר הקבלה במורד הזרם, הגורם לכריתה של קודון העצירה כחלק מהאינטרון, ויוצרת חלבון Tra מתפקד.
אתרים תורמים חלופיים 5 '
•••תמונות של קומסטוק / קומסטוק / תמונות של גטי
נעשה שימוש בצומת האחול ב -5 'ומשנה את גבול ה -3 של האקסון במעלה הזרם. בעוד שאתרי הקולטנים האלטרנטיביים מובילים לשינויים קטנים ברצפי החלבון, התורם האלטרנטיבי אתרים יכולים להוביל להבדלים דרסטיים ברצף החלבון ובמבנה מכיוון שהוא עלול לגרום מסגרות. דוגמה לכך היא שחבור אתר התורמים האלטרנטיבי של גן BTNL2. השימוש באתר במעלה הזרם, במקום באתר במורד הזרם, מוביל לחלבון מקוצר ללא תחום ה- IgC המסוף או הסליל הטרנסממברני. התוצאה היא נטייה למחלות דלקתיות כרוניות.
שימור אינטרון
•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images
בדומה לדילוג על אקסון, האקסון נשמר ב- mRNA, אך בניגוד לדילוג על אקסון, האקסון אינו מוקף על ידי אינטרונים. אם אכן היו אינטרונים, הם מקודדים לעתים קרובות באזורים המקודדים בין חומצות האמינו של קרוב על ידי אקסונים, קודון העצירה או שינוי במסגרת הקריאה שגורם לחלבון להפוך לא פונקציונלי. זהו המנגנון הפחות נפוץ של שחבור חלופי.