Альтернативне зрощування є невід’ємною складовою біорізноманіття. Різні види використовують ці механізми для виконання регуляторних функцій. Головною перевагою сплайсингу є те, що з одного гена через сплайсинг інтронів та екзонів може утворюватися безліч білків. Однак ці механізми можуть також спричинити різні захворювання, якщо їх не регулювати. Найпоширенішими механізмами є пропуск екзонів, взаємовиключні екзони, альтернативні сайти акцепторів, сайти альтернативних донорів та утримання інтронів.
Основне розуміння альтернативного зрощування
•••Comstock / Comstock / Getty Images
Не буде перебільшенням сказати, що без альтернативного сплайсингу біорізноманіття не було б можливим. Альтернативне сплайсинг може продукувати кілька білків з одного гена. Ця гнучкість дозволяє одному і тому ж гену сприяти різним рисам. Це можливо завдяки екзонам, які є ділянками нуклеотидів, що залишаються в продукті РНК, та інтронам, які видаляються за допомогою сплайсингу РНК. Існує багато способів альтернативного сплайсингу, які сприяють біорізноманіттю еукаріотів. Активатори, такі як стартовий кодон AUG, на місці зрощування сприяють зрощуванню. Ці механізми різняться в кожній ситуації і, як вважають, регулюють функції клітин залежно від конкретних умов. Однак неправильне зрощування може також сприяти різним захворюванням, включаючи рак.
Пропуск Екзона
•••Comstock Images / Comstock / Getty Images
Цей механізм також відомий як касетний екзон, де екзон сплайсується з гена під час транскрипції. Прикладом може бути ген dsx у D. melanogaster (плодова муха). У самців екзони 1, 2, 3, 5 і 6, у жінок - 1, 2, 3 і 4. Сигнал поліаденілювання в екзоні 4 призводить до зупинки транскрипції в цій точці. Екзон 4 додається жінкам через один із активаторів, присутній лише у самок, а не у чоловіків.
Взаємовиключні екзони
•••Томас Норткет / Lifesize / Getty Images
У разі взаємовиключних екзонів під час транскрипції зберігається лише один із двох послідовних екзонів. Прикладом є регуляція екзонів 8a та 8 в кальцієвих каналах CaV1.2. При синдромі Тімоті альтернативні форми цих двох екзонів можуть призвести до різних симптомів захворювання, що спричиняє порушення гомеостазу кальцію, необхідного для скорочення м’язів. Однак обидва екзони не можуть існувати у пацієнтів; лише один з них транскрибується, хоча обидва присутні в гені.
Альтернативні 3-х сайти акцепторів
•••Comstock / Comstock / Getty Images
Використовується сплайс-з'єднання на 3 'кінці, змінюючи 5' межу нижчого за течією екзона. Прикладом є білок-активатор трансформатора (Tra), присутній у самок D. melanogaster (плодова муха). Оригінальний ген Tra містить два акцепторні сайти, де ген може розщеплюватися під час транскрипції. Самці використовують ділянку акцептора вгору за течією, що включає ранній зупиночний кодон. Це утворює нефункціональний білок. Самки використовують нижчу ділянку акцептора, що призводить до того, що стоп-кодон висікається як частина інтрону, утворюючи функціонуючий білок Tra.
Альтернативні 5-ти місця для донорів
•••Comstock Images / Comstock / Getty Images
Використовується сплайс-з'єднання на 5 ’, змінюючи 3’ межі висхідного екзона. Хоча альтернативні акцепторні сайти призводять до незначних змін у послідовностях білка, альтернативний донор сайти можуть призвести до різких відмінностей у послідовності та структурі білка, оскільки це може спричинити зрушення кадрів. Прикладом може бути сплайсинг гена BTNL2 на донорському сайті. Використання сайту вище за течією, замість сайту нижче, веде до скороченого білка без С-кінцевого домену IgC або трансмембранної спіралі. Це призводить до схильності до хронічного запального захворювання.
Зберігання інтрону
•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images
Подібно до пропуску екзонів, екзон зберігається в мРНК, але на відміну від пропуску екзону, екзон не фланкований інтронами. Якщо інтрони існували, вони часто кодуються в кодуючих областях серед близьких амінокислот екзонами, стоп-кодоном або зміщенням рамки зчитування, що призводить до того, що білок стає нефункціональний. Це найменш поширений механізм альтернативного зрощування.