Sisältö
- Perustaidot vaihtoehtoisesta liitoksesta
- Exon-ohitus
- Keskinäisesti eksklusiiviset eksonit
- Vaihtoehto 3 'hyväksyntäsivustot
- Vaihtoehtoiset 5 'luovuttajasivustot
- Intronin pidättäminen
Vaihtoehtoinen liitos on olennainen osa biologista monimuotoisuutta. Eri lajit käyttävät näitä mekanismeja sääntelytoimintojen suorittamiseen. Silmukoinnin tärkein etu on, että useita proteiineja voidaan muodostaa yhdestä geenistä introneiden ja eksonien silmukoinnin kautta. Nämä mekanismit voivat kuitenkin myös aiheuttaa erilaisia sairauksia, jos ne jätetään sääntelemättä. Yleisimmät mekanismit ovat eksonien ohitus, toisiaan poissulkevat eksonit, vaihtoehtoiset hyväksyntäkohdat, vaihtoehtoiset luovuttajapaikat ja introni-retentio.
Perustaidot vaihtoehtoisesta liitoksesta
••• Comstock / Comstock / Getty ImagesEi ole liioiteltua sanoa, että biologinen monimuotoisuus ei olisi mahdollista ilman vaihtoehtoista liitosta. Vaihtoehtoinen silmukointi voi tuottaa useita proteiineja yhdestä geenistä. Tämän joustavuuden ansiosta sama geeni voi vaikuttaa eri ominaisuuksiin. Tämä on mahdollista johtuen eksoneista, jotka ovat RNA-tuotteeseen jääviä nukleotidivaihteita, ja introneista, jotka poistetaan RNA-silmukoinnin kautta. Eukaryooteissa on monia vaihtoehtoisia liitosmuotoja, jotka edistävät biologista monimuotoisuutta. Aktivaattorit, kuten aloituskodoni AUG, liitoskohdassa edistävät silmukointia. Nämä mekanismit vaihtelevat kussakin tilanteessa ja niiden ajatellaan säätelevän solutoimintoja tiettyjen olosuhteiden perusteella. Väärä liittäminen voi kuitenkin myös vaikuttaa erilaisiin sairauksiin, mukaan lukien syöpä.
Exon-ohitus
Tämä mekanismi tunnetaan myös nimellä kasetti-eksoni, jossa eksoni silmukoidaan geenistä transkription aikana. Esimerkki olisi dsx-geeni D. melanogasterissa (hedelmäkärpäs). Miehillä on eksoneja 1, 2, 3, 5 ja 6, kun taas naisilla on 1, 2, 3 ja 4. Eksonissa 4 oleva polyadenylaatiosignaali saa transkription pysähtymään siihen kohtaan. Exon 4 lisätään naaraisiin, koska yksi aktivaattoreista on läsnä vain naisilla eikä miehillä.
Keskinäisesti eksklusiiviset eksonit
••• Thomas Northcut / Lifesize / Getty ImagesToisiaan poissulkevien eksonien tapauksessa vain yksi kahdesta peräkkäisestä eksonista säilyy transkription aikana. Esimerkki on eksonien 8a ja 8 säätely CaV1.2-kalsiumkanavissa. Timothy-oireyhtymässä näiden kahden eksonin vaihtoehtoiset muodot voivat johtaa erilaisiin taudin oireisiin, mikä aiheuttaa lihaksen supistumiseen tarvittavan kalsium homeostaasin häiriöitä. Molempia eksoneja ei kuitenkaan voi esiintyä potilailla; vain yksi niistä transkriptoidaan, vaikka molemmat ovat läsnä geenissä.
Vaihtoehto 3 'hyväksyntäsivustot
Käytetään liitoskohtaa 3'-päässä, muuttaen alavirran eksonin 5'-rajaa. Esimerkki on muuntaja (Tra) -aktivaattoriproteiini, joka on läsnä D. melanogasterin (hedelmäkärpäsen) naisilla. Alkuperäinen Tra-geeni sisältää kaksi hyväksyntäkohtaa, joissa geeni voi jakaa transkription aikana. Urokset käyttävät ylävirran vastaanottajapaikkaa, joka sisältää varhaisen lopetuskodonin. Tämä muodostaa toimimattoman proteiinin. Naaraat käyttävät alavirran vastaanottajakohtaa, mikä saa lopetuskodonin leikkaamaan osana intronia muodostaen toimivan Tra-proteiinin.
Vaihtoehtoiset 5 'luovuttajasivustot
••• Comstock-kuvat / Comstock / Getty-kuvatKäytetään liitoskohtaa 5 ', joka muuttaa ylävirran eksonin 3'-rajaa. Vaikka vaihtoehtoiset vastaanottajakohdat johtavat pieniin variaatioihin proteiinisekvensseissä, vaihtoehtoiset luovuttajapaikat voivat johtaa rajuihin eroihin proteiinisekvenssissä ja rakenteessa, koska se voi aiheuttaa kehyssiirtoja. Esimerkki olisi BTNL2-geenin vaihtoehtoinen luovuttajakohdan silmukointi. Ylävirran kohdan käyttö alavirran sijaan johtaa lyhennettyyn proteiiniin ilman C-terminaalista IgC-domeenia tai transmembraanista heliksiä. Tämä johtaa alttiuteen krooniseen tulehdukselliseen sairauteen.
Intronin pidättäminen
Samanlainen kuin eksonin ohitus, eksoni säilyy mRNA: ssa, mutta toisin kuin eksonin ohittaminen, eksonia ei reunusta intronit. Jos introneja esiintyi, ne koodataan usein koodaavilla alueilla lähellä olevien eksonien aminohappojen, lopetuskodonin tai lukukehyksen muutoksen aiheuttaessa proteiinin toimimattomuuden. Tämä on harvoin yleinen vaihtoehtoisen liitoksen mekanismi.