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選択的スプライシングは生物多様性の不可欠な要素です。さまざまな種がこれらのメカニズムを使用して、規制機能を実行しています。スプライシングの主な利点は、イントロンとエクソンのスプライシングを通じて単一の遺伝子から複数のタンパク質を形成できることです。ただし、これらのメカニズムは、規制されていない場合、さまざまな病気を引き起こす可能性があります。最も一般的なメカニズムは、エクソンスキッピング、相互排他的エクソン、代替アクセプターサイト、代替ドナーサイト、イントロン保持です。
選択的スプライシングの基本的な理解
•••Comstock / Comstock / Getty Images代替のスプライシングがなければ、生物多様性は不可能だと言っても過言ではありません。選択的スプライシングは、単一の遺伝子から複数のタンパク質を産生する可能性があります。この柔軟性により、同じ遺伝子が異なる特性に寄与することができます。これは、RNA産物に残るヌクレオチドのストレッチであるエクソンと、RNAスプライシングにより除去されるイントロンにより可能です。真核生物の生物多様性に寄与するオルタナティブスプライシングには多くのモードがあります。スプライス部位の開始コドンAUGなどのアクチベーターは、スプライシングを促進します。これらのメカニズムは状況ごとに異なり、特定の条件に基づいて細胞機能を調節すると考えられています。ただし、不適切なスプライシングは、がんを含むさまざまな病気の原因にもなります。
エクソンスキッピング
このメカニズムは、カセットエクソンとも呼ばれ、転写中に遺伝子からエクソンがスプライシングされます。例は、キイロショウジョウバエ（ショウジョウバエ）のdsx遺伝子です。オスにはエクソン1、2、3、5、6があり、メスには1、2、3、4があります。エクソン4のポリアデニル化シグナルにより、その時点で転写が停止します。エクソン4が女性に追加されるのは、男性ではなく女性のみに存在するアクティベーターの1つです。
相互排他的エクソン
•••Thomas Northcut / Lifesize / Getty Images相互に排他的なエクソンの場合、転写中に2つの連続したエクソンのうち1つだけが保持されます。例は、CaV1.2カルシウムチャネルのエクソン8aおよび8の調節です。ティモシー症候群では、これらの2つのエクソンの代替形態が疾患の異なる症状を引き起こす可能性があり、筋肉収縮に必要なカルシウム恒常性の破壊を引き起こします。ただし、両方のエクソンが患者に存在することはできません。両方とも遺伝子に存在しますが、そのうちの1つだけが転写されます。
代替3 ’アクセプターサイト
3 '端のスプライスジャンクションが使用され、下流のエクソンの5'境界が変更されます。例としては、キイロショウジョウバエ（ショウジョウバエ）の雌に存在するトランスフォーマー（Tra）アクティベータータンパク質があります。 Traの元の遺伝子には、転写中に遺伝子が分裂する2つのアクセプターサイトが含まれています。男性は、早期終止コドンを含む上流のアクセプター部位を使用します。これは、機能しないタンパク質を形成します。女性は、下流のアクセプター部位を使用します。これにより、イントロンの一部として停止コドンが切り取られ、機能するTraタンパク質が形成されます。
代替5 ’ドナーサイト
•••Comstock Images / Comstock / Getty Images5 'のスプライスジャンクションが使用され、上流のエクソンの3'境界が変更されます。代替アクセプター部位はタンパク質配列のわずかな変動をもたらしますが、代替ドナー部位はフレームシフトを引き起こす可能性があるため、タンパク質配列と構造の劇的な違いをもたらす可能性があります。例は、BTNL2遺伝子の代替ドナー部位スプライシングです。下流部位の代わりに上流部位を使用すると、C末端IgCドメインまたは膜貫通ヘリックスのない短縮されたタンパク質が得られます。これは、慢性炎症性疾患の素因となります。
イントロン保持
エクソンスキッピングと同様に、エクソンはmRNAに保持されますが、エクソンスキッピングとは異なり、エクソンはイントロンに隣接していません。イントロンが存在する場合、それらはしばしば、エクソン、終止コドン、またはタンパク質の機能不全を引き起こすリーディングフレームのシフトに近いアミノ酸の間のコード領域にコード化されます。これは、選択的スプライシングの最も一般的なメカニズムです。