Penki genų sujungimo mechanizmo tipai

Alternatyvus sujungimas yra neatskiriama biologinės įvairovės dalis. Įvairios rūšys naudoja šiuos mechanizmus reguliavimo funkcijoms atlikti. Pagrindinis jungimo pranašumas yra tas, kad sujungiant intronus ir egzonus iš vieno geno gali būti suformuoti keli baltymai. Tačiau šie mechanizmai, jei nebus reguliuojami, taip pat gali sukelti įvairias ligas. Labiausiai paplitę mechanizmai yra egzonų praleidimas, vienas kitą išskiriantys egzonai, alternatyvios akceptorių vietos, alternatyvios donorų vietos ir intronų sulaikymas.

•••Comstock / Comstock / Getty Images

Nėra perdėta sakyti, kad be alternatyvių sujungimų biologinė įvairovė nebūtų įmanoma. Alternatyvus sujungimas gali pagaminti kelis baltymus iš vieno geno. Šis lankstumas leidžia tam pačiam genui prisidėti prie skirtingų savybių. Tai įmanoma dėl eksonų, kurie yra RNR produkte likusių nukleotidų ruožai, ir dėl intronų, kurie pašalinami RNR sujungiant. Yra daugybė alternatyvių sujungimų būdų, kurie prisideda prie biologinės eukariotų įvairovės. Sujungimo vietoje aktyvatoriai, tokie kaip pradinis kodonas AUG, skatina sujungimą. Šie mechanizmai skiriasi kiekvienoje situacijoje ir manoma, kad jie reguliuoja ląstelių funkcijas, remdamiesi tam tikromis sąlygomis. Tačiau netinkamas sujungimas taip pat gali prisidėti prie įvairių ligų, įskaitant vėžį.

•••„Comstock Images“ / „Comstock“ / „Getty Images“

Šis mechanizmas taip pat žinomas kaip kasetinis egzonas, kai transkripcijos metu egzonas iš geno yra išsišakojęs. Pavyzdys galėtų būti Dsx genas D. melanogasteris (vaisinė musė). Patinai turi 1, 2, 3, 5 ir 6 egzonus, o moterys - 1, 2, 3 ir 4. 4 egzone esantis poliadenilinimo signalas priverčia transkripciją tuo momentu sustoti. Egzonas 4 pridedamas prie patelių, nes vienas iš aktyvatorių yra tik patelėse, o ne patinuose.

•••Thomas Northcut / „Lifesize“ / „Getty Images“

Jei tai yra vienas kitą išskiriantys egzonai, transkripcijos metu išlaikomas tik vienas iš dviejų vienas po kito einančių egzonų. Pavyzdys yra 8a ir 8 egzonų reguliavimas CaV1.2 kalcio kanaluose. Esant Timothy sindromui, pakaitinės šių dviejų egzonų formos gali sukelti skirtingus ligos simptomus, dėl kurių sutrinka kalcio homeostazė, reikalinga raumenų susitraukimui. Tačiau pacientams abu egzonai negali egzistuoti; tik vienas iš jų yra transkribuotas, nors abu yra gene.

•••Comstock / Comstock / Getty Images

Naudojamas sujungimo mazgas 3 ’gale, keičiantis pasroviui esančio egzono 5’ ribą. Pavyzdys yra transformatoriaus (Tra) aktyvatoriaus baltymas, esantis D patelėse. melanogasteris (vaisinė musė). Originaliame Tra gene yra dvi akceptorių vietos, kuriose genas gali suskaidyti transkripcijos metu. Patinai naudoja aukštesnįjį akceptoriaus vietą, į kurią įeina ankstyvojo sustabdymo kodonas. Tai sudaro nefunkcinį baltymą. Moterys naudoja pasroviui esančią akceptoriaus vietą, dėl kurios sustabdymo kodonas yra pašalinamas kaip introno dalis, formuojant funkcionuojantį Tra baltymą.

•••„Comstock Images“ / „Comstock“ / „Getty Images“

Naudojamas sujungimo mazgas ties 5 ’, keičiantis 3’ viršutinės eksono ribą. Nors alternatyvios akceptoriaus vietos lemia nedidelius baltymų sekų pokyčius, alternatyvus donoras vietos gali sukelti drastiškų baltymų sekos ir struktūros skirtumų, nes tai gali sukelti rėmelių poslinkiai. Pavyzdys galėtų būti alternatyvus BTNL2 geno sujungimas donoro vietoje. Naudojant prieš srovę esančią vietą, vietoj pasrovio, gaunamas sutrumpintas baltymas be C-galinio IgC domeno ar transmembraninės spiralės. Tai lemia polinkį sirgti lėtinėmis uždegiminėmis ligomis.

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

Panašiai kaip egzono praleidimas, egzonas yra sulaikytas iRNR, tačiau, skirtingai nei egzono praleidimas, egzonas nėra šalia intronų. Jei intronai egzistavo, jie dažnai užkoduojami koduojančiuose regionuose tarp artimųjų aminorūgščių egzonais, stop kodonu arba skaitymo rėmo poslinkiu, dėl kurio baltymas tampa nefunkcionalus. Tai mažiausiai paplitęs alternatyvaus sujungimo mechanizmas.