Împletirea alternativă este o componentă integrantă a biodiversității. Diverse specii folosesc aceste mecanisme pentru a îndeplini funcții de reglementare. Principalul avantaj al îmbinării este că mai multe proteine pot fi formate dintr-o singură genă prin îmbinarea intronilor și exonilor. Cu toate acestea, aceste mecanisme pot provoca, de asemenea, diverse boli dacă sunt lăsate nereglementate. Cele mai frecvente mecanisme sunt săriturile exonului, exonii care se exclud reciproc, site-urile acceptoare alternative, site-urile alternative ale donatorilor și reținerea intronilor.
Înțelegerea de bază a îmbinării alternative
•••Comstock / Comstock / Getty Images
Nu este o exagerare să spunem că, fără o îmbinare alternativă, biodiversitatea nu ar fi posibilă. Împletirea alternativă poate produce mai multe proteine dintr-o singură genă. Această flexibilitate permite aceleiași gene să contribuie la trăsături diferite. Acest lucru este posibil datorită exonilor, care sunt întinderi de nucleotide care rămân în produsul ARN și intronii, care sunt îndepărtați prin îmbinarea ARN-ului. Există multe moduri de îmbinare alternativă care contribuie la biodiversitate în eucariote. Activatorii, cum ar fi codonul de start AUG, în site-ul de îmbinare promovează îmbinarea. Aceste mecanisme variază în fiecare situație și se crede că reglează funcțiile celulare pe baza unor condiții particulare. Cu toate acestea, îmbinarea necorespunzătoare poate contribui și la diferite boli, inclusiv la cancer.
Exon Skipping
•••Comstock Images / Comstock / Getty Images
Acest mecanism este, de asemenea, cunoscut sub numele de exon casetă, în care un exon este despicat din genă în timpul transcrierii. Un exemplu ar fi gena DSX din D. melanogaster (musca fructelor). Bărbații au exonii 1, 2, 3, 5 și 6, în timp ce femelele au 1, 2, 3 și 4. Un semnal de poliadenilare în exonul 4 determină oprirea transcripției în acel punct. Exonul 4 este adăugat la femele datorită unuia dintre activatorii prezenți numai la femele și nu la masculi.
Exoni care se exclud reciproc
•••Thomas Northcut / Lifesize / Getty Images
În cazul exonilor care se exclud reciproc, doar unul dintre cei doi exoni consecutivi este reținut în timpul transcrierii. Un exemplu este reglarea exonilor 8a și 8 în canalele de calciu CaV1.2. În sindromul Timothy, formele alternative ale acestor doi exoni pot duce la diferite simptome ale bolii, care provoacă perturbarea homeostaziei de calciu necesare contracției musculare. Cu toate acestea, ambii exoni nu pot exista la pacienți; doar una dintre ele este transcrisă, deși ambele sunt prezente în genă.
Site-uri alternative de acceptare 3 ’
•••Comstock / Comstock / Getty Images
Se utilizează joncțiunea de îmbinare la capătul 3 ’, schimbând limita de 5’ a exonului din aval. Un exemplu este proteina activatoare Transformator (Tra) prezentă la femelele de D. melanogaster (musca fructelor). Gena originală pentru Tra conține două situri acceptoare în care gena se poate împărți în timpul transcrierii. Bărbații folosesc site-ul acceptor în amonte, care include un codon de oprire timpurie. Aceasta formează o proteină nefuncțională. Femelele folosesc situsul acceptor din aval, ceea ce face ca codonul de oprire să fie excizat ca parte a intronului, formând o proteină Tra funcțională.
Site-uri alternative pentru donatori de 5 '
•••Comstock Images / Comstock / Getty Images
Se utilizează joncțiunea de îmbinare la 5 ’, schimbând limita de 3’ a exonului din amonte. În timp ce site-urile acceptoare alternative conduc la mici variații ale secvențelor de proteine, donatorul alternativ siturile pot duce la diferențe drastice în secvența și structura proteinelor, deoarece pot provoca schimbări de cadre. Un exemplu ar fi îmbinarea alternativă a genei BTNL2 la locul donatorului. Utilizarea situsului din amonte, în locul site-ului din aval, duce la o proteină prescurtată fără domeniul IgC C-terminal sau helixul transmembranar. Acest lucru are ca rezultat predispoziția la boli inflamatorii cronice.
Retenție intronică
•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images
Similar cu saltul exonului, exonul este reținut în ARNm, dar spre deosebire de saltul exonului, exonul nu este flancat de introni. Dacă intronii existau, aceștia sunt adesea codificați în regiunile de codificare dintre aminoacizii apropiați prin exoni, codonul stop sau o schimbare în cadrul de citire care determină proteina să devină nefuncțional. Acesta este cel mai puțin comun mecanism de îmbinare alternativă.