Alternativ splitsning är en integrerad del av biologisk mångfald. Olika arter använder dessa mekanismer för att utföra regulatoriska funktioner. Den största fördelen med splicing är att flera proteiner kan bildas från en enda gen genom splitsning av introner och exoner. Men dessa mekanismer kan också orsaka olika sjukdomar om de lämnas oreglerade. De vanligaste mekanismerna är exon-hoppning, exklusiva exoner, alternativa acceptorställen, alternativa givarplatser och intronretention.

Grundläggande förståelse av alternativ splitsning

Det är inte en överdrift att säga att utan alternativ splitsning, biologisk mångfald skulle inte vara möjligt. Alternativ splicing kan producera flera proteiner från en enda gen. Denna flexibilitet tillåter samma gen att bidra till olika egenskaper. Detta är möjligt på grund av exoner, vilka är sträckor av nukleotider som förblir i RNA-produkten och introner, vilka avlägsnas genom RNA-splitsning. Det finns många sätt för alternativ splitsning som bidrar till biologisk mångfald i eukaryoter. Aktivatorer, såsom startkodon AUG, i skarvningsstället främjar skarvning. Dessa mekanismer varierar i varje situation och är tänkt att reglera cellfunktioner baserat på speciella förhållanden. Felaktig skarvning kan också bidra till olika sjukdomar, inklusive cancer.

Exon Skipping

Denna mekanism kallas också kassett exon, där en exon splics ut ur genen under transkriptionen. Ett exempel skulle vara dsx-genen i D. melanogaster (fruktfluga). Män har exoner 1, 2, 3, 5 och 6 medan hon har 1, 2, 3 och 4. En polyadenyleringssignal i exon 4 får transkriptionen att stanna vid den tiden. Exon 4 läggs till kvinnor på grund av att en av aktivatorerna är närvarande endast hos kvinnor och inte hos män.

Ömsesidigt exklusiva exoner

För exklusivt exoner är endast en av två på varandra följande exoner bibehålls under transkription. Ett exempel är reglering av exoner 8a och 8 i CaV1.2-kalciumkanalerna. I Timothys syndrom kan alternativa former av dessa två exoner leda till olika symtom på sjukdomen, vilket orsakar störning av den kalciumhomeostas som behövs för muskelkontraktion. Båda exoner kan emellertid inte existera hos patienter. endast en av dem transkriberas, men båda är närvarande i genen.

Alternativa 3 'Acceptor Sites

Splittkorsningen vid 3'-änden används, ändrar 5'-gränsen för nedströms exon. Ett exempel är Transformer (Tra) -aktivatorproteinet som finns hos kvinnor av D. melanogaster (fruktfluga). Den ursprungliga genen för Tra innehåller två acceptorställen där genen kan delas under transkription. Manspersoner använder uppströms acceptorsidan, som inkluderar ett tidigt stoppkodon. Detta bildar ett icke-funktionellt protein. Kvinnor använder den nedströms acceptorplatsen, vilket gör att stoppkodonet skärs ut som en del av intronet, som bildar ett fungerande Tra-protein.

Alternativa 5 'Donor-platser

Spjällkorsningen vid 5 'används, ändra 3'-gränsen för uppströms exon. Medan alternativa acceptorställen leder till små variationer i proteinsekvenser kan alternativa givarplatser leda till drastiska skillnader i proteinsekvens och struktur eftersom det kan orsaka framväxlingar. Ett exempel skulle vara den alternativa donatorsplitsningen av BTNL2-genen. Användningen av uppströms-stället, i stället för nedströms-platsen, leder till ett förkortat protein utan den C-terminala IgC-domänen eller transmembran-helixen. Detta resulterar i predisposition till kronisk inflammatorisk sjukdom.

Intron Retention

Exon hoppas exon kvar i mRNA, men i motsats till exon hoppar exon flankeras inte av introner. Om introner existerade kodas de ofta i kodningsregionerna bland aminosyrorna i närheten av exoner, stoppkodonet eller ett skift i läsramen vilket gör att proteinet blir oförmåga. Detta är den vanligaste mekanismen för alternativ splicing.