Alternatívne spájanie je neoddeliteľnou súčasťou biodiverzity. Rôzne druhy používajú tieto mechanizmy na vykonávanie regulačných funkcií. Hlavnou výhodou zostrihu je, že z jedného génu je možné vytvoriť viac proteínov zostrihom intrónov a exónov. Tieto mechanizmy však môžu tiež spôsobiť rôzne choroby, ak nie sú regulované. Najbežnejším mechanizmom je preskakovanie exónu, vzájomne sa vylučujúce exóny, alternatívne akceptorové miesta, alternatívne donorové miesta a retencia intrónov.
Základné pochopenie alternatívneho spájania
•••Comstock / Comstock / Getty Images
Nie je prehnané tvrdiť, že bez alternatívneho zostrihu by biodiverzita nebola možná. Alternatívne zostrihy môžu produkovať viac proteínov z jedného génu. Táto flexibilita umožňuje rovnakému génu prispievať k rôznym znakom. To je možné vďaka exónom, čo sú úseky nukleotidov, ktoré zostávajú v produkte RNA, a intrónom, ktoré sú odstránené zostrihom RNA. Existuje mnoho spôsobov alternatívneho spájania, ktoré prispievajú k biodiverzite u eukaryotov. Aktivátory, ako je štartovací kodón AUG, v mieste zostrihu podporujú zostrih. Tieto mechanizmy sa líšia v každej situácii a predpokladá sa, že regulujú funkcie buniek na základe konkrétnych podmienok. Nesprávne spájanie však môže tiež prispieť k rôznym chorobám vrátane rakoviny.
Vynechanie exónu
•••Comstock Images / Comstock / Getty Images
Tento mechanizmus je tiež známy ako kazetový exón, keď je exón počas transkripcie vystrihnutý z génu. Príkladom môže byť gén dsx v D. melanogaster (ovocná muška). Muži majú exóny 1, 2, 3, 5 a 6, zatiaľ čo ženy majú 1, 2, 3 a 4. Polyadenylačný signál v exóne 4 spôsobí, že v tomto bode sa transkripcia zastaví. Exón 4 sa pridáva k ženám kvôli jednému z aktivátorov prítomných iba u žien, a nie u mužov.
Vzájomne exkluzívne exóny
•••Thomas Northcut / Lifesize / Getty Images
V prípade vzájomne sa vylučujúcich exónov sa počas prepisu zachová iba jeden z dvoch po sebe nasledujúcich exónov. Príkladom je regulácia exónov 8a a 8 vo vápnikových kanáloch CaV1.2. Pri Timothyho syndróme môžu alternatívne formy týchto dvoch exónov viesť k rôznym príznakom ochorenia, ktoré spôsobuje narušenie homeostázy vápnika potrebnej na kontrakciu svalov. U pacientov však nemôžu existovať oba exóny; iba jeden z nich je transkribovaný, aj keď oba sú prítomné v géne.
Alternatívne 3 ’stránky prijímača
•••Comstock / Comstock / Getty Images
Použije sa spojka na 3 'konci, ktorá mení 5' hranicu dolného exónu. Príkladom je aktivátorový proteín Transformer (Tra) prítomný u žien s D. melanogaster (ovocná muška). Pôvodný gén pre Tra obsahuje dve akceptorové miesta, kde sa gén môže počas transkripcie rozdeliť. Samce používajú predné akceptorové miesto, ktoré obsahuje kodón skorého zastavenia. To vytvára nefunkčný proteín. Samice používajú downstream akceptorové miesto, ktoré spôsobuje, že stop kodón je excidovaný ako súčasť intrónu a vytvára funkčný proteín Tra.
Alternatívne 5 ‘darcovské stránky
•••Comstock Images / Comstock / Getty Images
Je použitý spojovací spoj na 5 ', ktorý mení 3' hranicu proti smeru exónu. Zatiaľ čo alternatívne akceptorové miesta vedú k malým odchýlkam v proteínových sekvenciách, alternatívny darca môžu viesť k drastickým rozdielom v proteínovej sekvencii a štruktúre, pretože to môže spôsobiť posuny rámov. Príkladom môže byť zostrih alternatívneho donorového miesta génu BTNL2. Použitie miesta proti smeru transkripcie namiesto miesta smerom nadol vedie k skrátenému proteínu bez C-koncovej IgC domény alebo transmembránovej skrutkovice. To má za následok predispozíciu k chronickému zápalovému ochoreniu.
Retencia intrónov
•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images
Podobne ako pri preskakovaní exónu je exón zadržaný v mRNA, ale na rozdiel od preskočenia exónu nie je exón ohraničený intrónmi. Ak intróny skutočne existujú, sú často kódované v kódujúcich oblastiach medzi blízkymi aminokyselinami exónmi, stop kodónom alebo posunom v čítacom rámci, ktorý spôsobí vznik proteínu nefunkčné. Toto je najmenej častý mechanizmus alternatívneho spájania.