Биология

Биология - Альтернативный сплайсинг

процесс, в ходе которого экзоны, вырезаемые из пре-мРНК, объединяются в различных комбинациях, что порождает различные формы зрелой мРНК. В результате один ген может порождать не одну, а множество форм белка. Для некоторых описаны альтернативные пути сплайсинга и полиаденилирования одного и того же транскрипта. Экзон одного варианта сплайсинга может оказаться интроном в альтернативном пути. Поэтому молекулы мРНК, образованные в результате альтернативного сплайсинга, различаются набором экзонов. Это приводит к образованию разных мРНК, и соответственно, разных белков одного первичного транскрипта. Разные варианты сплайсинга могут приводить к образованию разных изоформ одного и того же белка. Например, ген тропонина состоит из 18 экзонов и кодирует многочисленные изоформы этого мышечного белка. Разные изоформы тропонина образуются в разных тканях и на определенных стадиях их развития.

Пре-мРНК некоторых генов эукариот могут подвергаться альтернативному сплайсингу. При этом интроны в составе пре-мРНК вырезаются в разных альтернативных комбинациях. Разные варианты альтернативного сплайсинга одной пре-мРНК могут осуществляться в разные периоды развития организма или в разных тканях, а также у разных особей одного вида . Как правило, при альтернативном сплайсинге из первичного транскрипта удаляются и некоторые экзоны.

Существует несколько механизмов альтернативного сплайсинга:

1. Экзон может вырезаться или оставаться в составе мРНК.
2. Один из двух «взаимоисключающих» экзонов вырезается, а другой остаётся.
3. Использование альтернативного донорных сайтов: используются разные 5'-точки разрезания первичного транскрипта, что изменяет 3'-границу вышележащего экзона
4. Использование альтернативных акцепторных сайтов: используются разные 3'-точки разрезания транскрипта, так что меняется 5'-границы нижележащего экзона.
5. Сохранение интронов в составе мРНК. В этом случае для сохранения функциональности белка интрон должен содержать последовательность нуклеотидов, не вызывающую сдвиг рамки считывания и не содержащую стоп-кодонов.

Существуют и другие механизмы альтернативного сплайсинга.

Некоторые из продуктов альтернативного сплайсинга пре-мРНК нефункциональны, но нередко в результате альтернативного сплайсинга пре-мРНК одного гена образуются многочисленные мРНК и их белковые продукты.

Показано, что у человека 94 % генов подвержено альтернативному сплайсингу. Геном круглого червя Caenorhabditis elegans по количеству генов практически не отличается от генома человека, однако альтернативному сплайсингу подвергаются пре-мРНК только 15 % генов. Таким образом, альтернативный сплайсинг позволяет увеличить разнообразие белковых продуктов генов, сохраняя при этом относительно небольшое количество различных генов в геноме и не создавая избыточных копий генов.

В 2010 году профессор Брендан Фрей и Бенджамин Бленкоу из университета Торонто составили описание «кода сплайсинга», «словаря» комбинаций из сотен характеристик РНК и результатов сплайсинга для большого количества экзонов.