Alternatīva savienošana ir neatņemama bioloģiskās daudzveidības sastāvdaļa. Dažādas sugas izmanto šos mehānismus regulatīvo funkciju veikšanai. Splicēšanas galvenā priekšrocība ir tā, ka, savienojot intronus un eksonus, no viena gēna var veidot vairākus proteīnus. Tomēr šie mehānismi var izraisīt arī dažādas slimības, ja tos neregulē. Visizplatītākie mehānismi ir eksona izlaišana, savstarpēji izslēdzošie eksoni, alternatīvās akceptora vietas, alternatīvās donoru vietas un intronu aizture.
Pamata izpratne par alternatīvu savienošanu
•••Comstock / Comstock / Getty Images
Nav pārspīlēts apgalvojums, ka bez alternatīvas savienošanas bioloģiskā daudzveidība nebūtu iespējama. Alternatīva savienošana var radīt vairākus proteīnus no viena gēna. Šī elastība ļauj vienam un tam pašam gēnam ietekmēt dažādas iezīmes. Tas ir iespējams, pateicoties eksoniem, kas ir nukleotīdu posmi, kas paliek RNS produktā, un introniem, kas tiek noņemti, izmantojot RNS savienošanu. Ir daudz alternatīvu savienojumu veidu, kas veicina bioloģisko daudzveidību eikariotos. Aktivatori, piemēram, starta kodons AUG, savienojuma vietā veicina savienošanu. Šie mehānismi katrā situācijā ir atšķirīgi, un tiek uzskatīts, ka tie regulē šūnu funkcijas, pamatojoties uz īpašiem apstākļiem. Tomēr nepareiza savienošana var veicināt arī dažādas slimības, tostarp vēzi.
Exon izlaišana
•••Comstock Images / Comstock / Getty Images
Šis mehānisms ir pazīstams arī kā kasetes eksons, kur transkripcijas laikā eksons tiek izdalīts no gēna. Piemērs varētu būt dsx gēns D. melanogastrs (augļu muša). Vīriešiem ir 1., 2., 3., 5. un 6. eksons, savukārt sievietēm ir 1., 2., 3. un 4. eksons. Poliadenilēšanas signāls 4. eksonā izraisa transkripcijas apstāšanos šajā punktā. Exon 4 tiek pievienots sievietēm, jo viens no aktivatoriem ir tikai sievietēm, nevis vīriešiem.
Savstarpēji izslēdzoši eksoni
•••Thomas Northcut / Lifesize / Getty Images
Abpusēji izslēdzošu eksonu gadījumā transkripcijas laikā tiek saglabāts tikai viens no diviem secīgiem eksoniem. Kā piemēru var minēt 8.a un 8. eksona regulēšanu CaV1.2 kalcija kanālos. Timotija sindromā šo divu eksonu alternatīvās formas var izraisīt dažādus slimības simptomus, kas izraisa muskuļu kontrakcijai nepieciešamā kalcija homeostāzes traucējumus. Tomēr abi eksoni nevar pastāvēt pacientiem; tikai viens no tiem tiek transkribēts, lai gan abi ir gēnā.
Alternatīvās 3 ’akceptoru vietnes
•••Comstock / Comstock / Getty Images
Tiek izmantots savienojuma mezgls 3 ’galā, mainot lejteces eksona 5’ robežu. Piemērs ir transformatora (Tra) aktivatora proteīns, kas atrodas D sievietēm. melanogastrs (augļu muša). Sākotnējais Tra gēns satur divas akceptora vietas, kur gēns transkripcijas laikā var sadalīties. Tēviņi izmanto augšteces akceptora vietni, kurā ietilpst agrīnās apstāšanās kodons. Tas veido nefunkcionālu olbaltumvielu. Mātītes izmanto lejteces akceptora vietu, kuras dēļ stop kodons tiek izgriezts kā daļa no introna, veidojot funkcionējošu Tra proteīnu.
5. alternatīva donoru vietnes
•••Comstock Images / Comstock / Getty Images
Tiek izmantots savienojuma savienojums pie 5 ’, mainot augšpus esošā eksona 3’ robežu. Kamēr alternatīvās akceptora vietas izraisa nelielas olbaltumvielu secības variācijas, alternatīvais donors vietas var izraisīt krasas olbaltumvielu secības un struktūras atšķirības, jo tas var izraisīt rāmja nobīdes. Piemērs varētu būt BTNL2 gēna alternatīva donora vietas savienošana. Augšpusē esošās vietas izmantošana pakārtotās vietas vietā noved pie saīsināta proteīna bez C-termināla IgC domēna vai transmembrānas spirāles. Tā rezultātā ir nosliece uz hronisku iekaisuma slimību.
Introna aizture
•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images
Līdzīgi kā eksona izlaišana, eksons tiek saglabāts mRNS, bet atšķirībā no eksona izlaišanas, eksonu nepapildina introni. Ja introni pastāvēja, tie bieži tiek kodēti kodēšanas reģionos starp tuvu esošajām aminoskābēm ar eksoniem, stop kodonu vai nobīdi lasīšanas rāmī, izraisot olbaltumvielu veidošanos nefunkcionāls. Tas ir vismazāk izplatītais alternatīvās savienošanas mehānisms.