Альтернативный сплайсинг или дифференциальный процессинг

Альтернативный сплайсинг – это образование разных видов иРНК на основе одной незрелой РНК, т.е. - сплайсинг весьма пластичный процессс. Несколько экзонов, содержащихся в гяРНК могут сшиваться в разных комбинациях с образованием различных матричных последовательностей (рис.34). Этот кажущийся расточительным способ передачи информации развился у эукариот потому, что он делает процесс синтеза белка значительно более гибким. Например, первичные транскрипты РНК одного и того же гена могут подвергаться сплайсингу разными способами, давая разные иРНК в зависимости от типа клетки или стадии развития. Это позволяет производить разные белки под контролем одного и того же гена. В парафолликулярных клетках щитовидной железы в ходе транскрипции гена кальцитонина, образуется иРНК, которая содержит информацию о гормоне, в нейронах мозга тот же первичный транскрипт подвергается другому варианту сплайсинга, в результате чего иРНК кодирует белок, ответственный за вкусовое восприятие. Алтернативный сплайсинг характерен и для генов, кодирующих белки, участвующие в мышечных сокращениях, формировании цитоскелета, нервных волокон, молекул иммуноглобуллинов, пептидных гормонов и т.д.

Рис. 34. Типы альтернативного сплайсинга иРНК. А – альтернативные промоторы, Б – альтернативные области полиаденирования, В – возможные комбинации экзонов. Темные участки – экзоны, светлые – интроны, сплошные и пунктирные линии показывают возможные соединения экзонов. (А. С. Коничев, Г. А. Севастьянова, 2005, с. 293)

Кроме того, наличие многочисленных интронов облегчает генетическую рекомбинацию между экзонами. А это имело большое значение на ранних этапах эволюции, когда была возможность синтезировать новые белки из частей ранее существовавших, вместо того чтобы вырабатывать целиком новые последовательности.

Дифференциальный процессинг РНК, как показали недавние исследования, играет основную роль в детерминации полового фенотипа дрозофилы. Известно, что в развитии полового фенотипа у дрозофилы участвуют группы генов, которые преобразуют отношение Х – хромосома аутосома в мужской или женский тип. Одним из ключевых генов в этом процессе является ген – transformer. Этот ген необходим для дифференцировки самок, и его утрата приводит к появлению самцов независимо от соотношения хромосом. На протяжении всего личиночного периода ген transformer активно синтезирует транскрипт, который проходит процессинг в неспецифическую иРНК (имеющуюся у самок и самцов). Только самки содержат иРНК, образованную при альтернативном сплайсинге, и она является единственной функциональной иРНК, синтезируемой этим геном. В формировании альтернативных иРНК могут быть задействованы три основных механизма:

1. использование разных промоторов (рис.34 А)

2. изменение сайта полиаденилирования первичного транскрипта (изменяется структура и размеры 3' – концевого участка пре – иРНК) (рис.34 Б)

3. перестановка экзонов (рис. 34 В)

Следует отметить, что процессинг у эукариот включает в себя кроме сплайсинга также процесс кепирования и полиаденилирования.