Fem typer genflekkemekanisme

Alternativ spleising er en integrert komponent i biologisk mangfold. Ulike arter bruker disse mekanismene for å utføre regulatoriske funksjoner. Hovedfordelen med spleising er at flere proteiner kan dannes fra et enkelt gen gjennom spleising av introner og exoner. Imidlertid kan disse mekanismene også forårsake ulike sykdommer hvis de ikke blir regulert. De vanligste mekanismene er exon-hopping, gjensidig utelukkende eksoner, alternative akseptorsider, alternative giversteder og intronretensjon.

•••Comstock / Comstock / Getty Images

Det er ikke en overdrivelse å si at uten alternativ spleising ville ikke biologisk mangfold være mulig. Alternativ spleising kan produsere flere proteiner fra et enkelt gen. Denne fleksibiliteten gjør at det samme genet kan bidra til forskjellige egenskaper. Dette er mulig på grunn av eksoner, som er strekninger av nukleotider som forblir i RNA-produktet, og introner som fjernes gjennom RNA-spleising. Det er mange moduser for alternativ spleising som bidrar til biologisk mangfold i eukaryoter. Aktivatorer, slik som startkodonen AUG, på skjøtingsområdet fremmer spleising. Disse mekanismene varierer i hver situasjon og antas å regulere cellefunksjoner basert på spesielle forhold. Imidlertid kan feil skjøting også bidra til ulike sykdommer, inkludert kreft.

•••Comstock Images / Comstock / Getty Images

Denne mekanismen er også kjent som kassetteekson, hvor et ekson skjøtes ut av genet under transkripsjonen. Et eksempel kan være dsx-genet i D. melanogaster (fruktflue). Hannene har eksoner 1, 2, 3, 5 og 6 mens hunnene har 1, 2, 3 og 4. Et polyadenyleringssignal i ekson 4 får transkripsjonen til å stoppe på det tidspunktet. Ekson 4 blir lagt til kvinner på grunn av en av aktivatorene som bare er tilstede hos kvinner og ikke hos menn.

•••Thomas Northcut / Lifesize / Getty Images

I tilfelle gjensidig eksklusive eksoner beholdes bare en av to påfølgende eksoner under transkripsjon. Et eksempel er regulering av ekson 8a og 8 i CaV1.2 kalsiumkanaler. I Timothy syndrom kan de alternative formene til disse to eksonene føre til forskjellige symptomer på sykdommen, noe som forårsaker forstyrrelse av kalsiumhomeostase som er nødvendig for muskelsammentrekning. Imidlertid kan begge eksoner ikke eksistere hos pasienter; bare en av dem er transkribert, selv om begge er tilstede i genet.

•••Comstock / Comstock / Getty Images

Skjøtekrysset i 3’-enden brukes, og endrer 5’-grensen til nedstrøms exon. Et eksempel er Transformer (Tra) aktivatorproteinet tilstede hos kvinner av D. melanogaster (fruktflue). Det opprinnelige genet for Tra inneholder to akseptorsider der genet kan splitte under transkripsjon. Menn bruker oppstrøms akseptorside, som inkluderer et kodon for tidlig stopp. Dette danner et ikke-funksjonelt protein. Hunnene bruker nedstrøms akseptorsiden, som fører til at stoppkodonet blir skåret ut som en del av intronet, og danner et fungerende Tra-protein.

•••Comstock Images / Comstock / Getty Images

Skjøtekrysset på 5 ’brukes, og endrer 3’-grensen til oppstrøms exon. Mens alternative akseptorsider fører til små variasjoner i proteinsekvenser, alternativ donor nettsteder kan føre til drastiske forskjeller i proteinsekvens og struktur fordi det kan forårsake rammeskift. Et eksempel kan være den alternative donorside-spleising av BTNL2-genet. Bruken av oppstrømsstedet, i stedet for nedstrømsstedet, fører til et forkortet protein uten det C-terminale IgC-domenet eller den transmembrane spiralen. Dette resulterer i disposisjon for kronisk inflammatorisk sykdom.

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

I likhet med eksonhopping blir eksonet beholdt i mRNA, men i motsetning til eksonhopping blir ikke eksonet flankert av introner. Hvis introner eksisterte, blir de ofte kodet i kodingsregionene blant aminosyrene i nærheten av eksoner, stoppkodonen, eller et skifte i leserammen som får proteinet til å bli ikke-funksjonell. Dette er den minst vanlige mekanismen for alternativ spleising.