Inhoud
- Basiskennis van alternatieve splicing
- Exon overslaan
- Wederzijds exclusieve exons
- Alternatieve 3 'acceptatielocaties
- Alternatieve 5 'donorsites
- Intronretentie
Alternatieve splitsing is een integraal onderdeel van biodiversiteit. Verschillende soorten gebruiken deze mechanismen om regulerende functies uit te voeren. Het belangrijkste voordeel van splitsing is dat meerdere eiwitten kunnen worden gevormd uit een enkel gen door splitsing van introns en exons. Deze mechanismen kunnen echter ook verschillende ziekten veroorzaken als ze niet worden gereguleerd. De meest voorkomende mechanismen zijn exon-skipping, wederzijds exclusieve exons, alternatieve acceptor-sites, alternatieve donor-sites en intron-retentie.
Basiskennis van alternatieve splicing
••• Comstock / Comstock / Getty ImagesHet is niet overdreven om te zeggen dat zonder alternatieve splitsing biodiversiteit niet mogelijk zou zijn. Alternatieve splicing kan meerdere eiwitten produceren uit een enkel gen. Door deze flexibiliteit kan hetzelfde gen bijdragen aan verschillende eigenschappen. Dit is mogelijk vanwege exons, die stukjes nucleotiden die in het RNA-product achterblijven, en introns, die door RNA-splitsing worden verwijderd. Er zijn veel manieren van alternatieve splitsing die bijdragen aan de biodiversiteit in eukaryoten. Activators, zoals het startcodon AUG, op de splitsingsplaats bevorderen het splitsen. Deze mechanismen variëren in elke situatie en er wordt gedacht dat ze celfuncties reguleren op basis van specifieke omstandigheden. Onjuiste splitsing kan echter ook bijdragen aan verschillende ziekten, waaronder kanker.
Exon overslaan
Dit mechanisme is ook bekend als cassette-exon, waarbij een exon uit het gen wordt gesplitst tijdens de transcriptie. Een voorbeeld hiervan is het dsx-gen in D. melanogaster (fruitvlieg). Mannetjes hebben exons 1, 2, 3, 5 en 6, terwijl vrouwtjes 1, 2, 3 en 4 hebben. Een polyadenylatiesignaal in exon 4 zorgt ervoor dat de transcriptie op dat punt stopt. Exon 4 wordt aan vrouwen toegevoegd vanwege een van de activatoren die alleen bij vrouwen aanwezig is en niet bij mannen.
Wederzijds exclusieve exons
••• Thomas Northcut / Lifesize / Getty ImagesIn het geval van wederzijds exclusieve exons, blijft slechts één van twee opeenvolgende exons behouden tijdens transcriptie. Een voorbeeld is de regulering van exons 8a en 8 in de calciumkanalen van CaV1.2. Bij het syndroom van Timothy kunnen de alternatieve vormen van deze twee exons leiden tot verschillende symptomen van de ziekte, die verstoring van de calciumhomeostase veroorzaken die nodig is voor spiercontractie. Beide exons kunnen echter niet bestaan bij patiënten; slechts één ervan wordt getranscribeerd, hoewel beide aanwezig zijn in het gen.
Alternatieve 3 'acceptatielocaties
De splitsingsverbinding aan het 3'-uiteinde wordt gebruikt, waardoor de 5'-grens van het stroomafwaartse exon verandert. Een voorbeeld is het Transformer (Tra) activator-eiwit dat aanwezig is bij vrouwtjes van D. melanogaster (fruitvlieg). Het originele gen voor Tra bevat twee acceptorplaatsen waar het gen tijdens transcriptie kan splitsen. Mannetjes gebruiken de stroomopwaartse acceptor-site, die een vroege stopcodon bevat. Dit vormt een niet-functioneel eiwit. Vrouwtjes gebruiken de stroomafwaartse acceptorplaats, waardoor het stopcodon wordt weggesneden als onderdeel van het intron, waardoor een functionerend Tra-eiwit wordt gevormd.
Alternatieve 5 'donorsites
••• Comstock Images / Comstock / Getty ImagesDe splitsingsknoop bij de 5 'wordt gebruikt, waardoor de 3' grens van het stroomopwaartse exon verandert. Terwijl alternatieve acceptorplaatsen leiden tot kleine variaties in eiwitsequenties, kunnen alternatieve donorplaatsen leiden tot drastische verschillen in eiwitsequentie en -structuur omdat het frameshifts kan veroorzaken. Een voorbeeld zou de alternatieve donorplaatsplitsing van het BTNL2-gen zijn. Het gebruik van de stroomopwaartse plaats, in plaats van de stroomafwaartse plaats, leidt tot een verkort eiwit zonder het C-terminale IgC-domein of de transmembraan-helix. Dit resulteert in aanleg voor chronische ontstekingsziekten.
Intronretentie
Net als bij het overslaan van een exon wordt het exon vastgehouden in het mRNA, maar in tegenstelling tot het overslaan van een exon, wordt het exon niet geflankeerd door introns. Als introns wel bestaan, worden ze vaak gecodeerd in de coderende gebieden onder de aminozuren van dichtbij door exons, het stopcodon of een verschuiving in het leeskader waardoor het eiwit niet-functioneel wordt. Dit is het minst gebruikelijke mechanisme voor alternatieve splicing.