Alternatieve splitsing is een integraal onderdeel van biodiversiteit. Verschillende soorten gebruiken deze mechanismen om regulerende functies uit te voeren. Het belangrijkste voordeel van splicing is dat meerdere eiwitten kunnen worden gevormd uit een enkel gen door middel van splicing van introns en exons. Deze mechanismen kunnen echter ook verschillende ziekten veroorzaken als ze niet-gereguleerd worden gelaten. De meest voorkomende mechanismen zijn exon-skipping, wederzijds exclusieve exons, alternatieve acceptorplaatsen, alternatieve donorsites en intronretentie.

Basisbegrip van alternatieve splicing

Het is niet overdreven om te zeggen dat zonder alternatief splitsing, biodiversiteit zou niet mogelijk zijn. Alternatieve splicing kan meerdere eiwitten van een enkel gen produceren. Dankzij deze flexibiliteit kan hetzelfde gen bijdragen aan verschillende kenmerken. Dit is mogelijk vanwege exons, die stukjes nucleotiden zijn die in het RNA-product achterblijven, en introns, die door RNA-splitsing worden verwijderd. Er zijn vele wijzen van alternatieve splitsing die bijdragen aan de biodiversiteit in eukaryoten. Activatoren, zoals het startcodon AUG, op de splitsingslocatie bevorderen de splitsing. Deze mechanismen variëren in elke situatie en worden geacht de celfuncties te reguleren op basis van bepaalde omstandigheden. Onjuiste splitsing kan echter ook bijdragen aan verschillende ziekten, waaronder kanker.

Exon Skipping-versie

Dit mechanisme is ook bekend als cassette-exon, waarbij tijdens de transcriptie een exon uit het gen wordt gesplitst. Een voorbeeld is het dsx-gen in D. melanogaster (fruitvlieg). Mannen hebben exons 1, 2, 3, 5 en 6 terwijl vrouwen 1, 2, 3 en 4 hebben. Een polyadenylatiesignaal in exon 4 zorgt ervoor dat de transcriptie op dat punt stopt. Exon 4 is toegevoegd aan vrouwen vanwege een van de activatoren die alleen bij vrouwen aanwezig zijn en niet bij mannen.

Mutually Exclusive Exons

In het geval van elkaar uitsluitende exons, slechts een van de twee opeenvolgende exons wordt behouden tijdens transcriptie. Een voorbeeld is de regulatie van exons 8a en 8 in de CaV1.2 calciumkanalen. Bij het Timothy-syndroom 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 van deze wordt getranscribeerd, hoewel beide aanwezig zijn in het gen.

Alternatieve 3 'acceptorsites

De splice-junctie aan het 3'-uiteinde wordt gebruikt, waardoor de 5'-grens van de stroomafwaarts exon. Een voorbeeld is het Transformator (Tra) activator-eiwit dat aanwezig is in vrouwtjes van D. melanogaster (fruitvlieg). Het oorspronkelijke gen voor Tra bevat twee acceptorplaatsen waar het gen tijdens transcriptie kan splitsen. Mannen gebruiken de stroomopwaartse acceptor-site, die een vroege stopcodon bevat. Dit vormt een niet-functioneel eiwit. Vrouwen gebruiken de stroomafwaartse acceptor-site, waardoor het stopcodon wordt weggesneden als onderdeel van het intron, waardoor een functionerend Tra-eiwit wordt gevormd.

Alternatief 5 'Donorlocaties

De splitsing bij de 5 'wordt gebruikt, waarbij de 3'-grens van het stroomopwaartse exon verandert. Hoewel alternatieve acceptorplaatsen leiden tot kleine variaties in eiwitsequenties, kunnen alternatieve donorplaatsen leiden tot drastische verschillen in eiwitsequentie en structuur omdat dit raamverschuivingen kan veroorzaken. Een voorbeeld zou de alternatieve donorplaatsverbinding van het BTNL2-gen zijn. Het gebruik van de stroomopwaartse plaats leidt in plaats van de stroomafwaartse plaats tot een verkort eiwit zonder het C-terminale IgC-domein of de transmembraan-helix. Dit resulteert in aanleg voor chronische ontstekingsziekte.

Intron Retentie

Net zoals exon skipping, wordt het exon in het mRNA vastgehouden, maar in tegenstelling tot exon-overslaan, wordt het exon niet geflankeerd door introns. Als er introns bestonden, worden ze vaak gecodeerd in de coderende regio's tussen 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 splitsing.