Альтернативный сплайсинг и транс-сплайсинг

Сплайсинг также предоставляет клетке возможность «подгонять» структуру генных продуктов к своим соответствующим разнообразным специальным потребностям. Это может быть легко выполнено посредством альтернативного сплайсинга (рис. Pict4 А в папке Сплайсинг), при котором использование разных донорных и/или акцепторных сайтов сплайсинга предусматривает образование из одного гена множества молекул мРНК с частично перекрывающимися последовательностями, каждая из которых кодирует индивидуальный полипептид. Разные (многие) альтернативные 5^/-сайты сплайсинга могут соединяться с общим 3^/-сайтом сплайсинга и наоборот многие альтернативные 3^/-сайты сплайсинга могут соединяться с общим 5^/-сайтом сплайсинга. Таким способом могут добавляться или удаляться части экзонов и целые экзоны. Таким образом, экзон одной мРНК может оказаться в интроне мРНК подвергшейся альтернативному сплайсингу. Не смотря на то, что это явление было впервые обнаружено у вирусов, альтернативный сплайсинг характерен также для клеточных транскриптов, особенно для высших эукариот. В частности в клетках человека примерно одна из четырех пре-мРНК подвергается альтернативному сплайсингу.

Хотя некоторые транскрипты подвергаются альтернативному сплайсингу в клетках всех типов, другие по-разному сплайсируются в отдельных клетках позволяя тем самым продуцировать специализированные формы отдельных белков. Альтернативный сплайсинг общих первичных транскриптов продуцирует ткане-специфичные мРНК для тропонина Т, тропомиозина, сальцитонина и многих нейропептидов мозга. Более того, альтернативный сплайсинг может привести к образованию ткане-специфичных мРНК способных кодировать транскрипционные факторы, которые будут влиять на дифференцированную экспрессию других генов. Полагают также, что альтернативный сплайсинг определяет пол плодовой мушки Drosophila.

Возникает вопрос: как выбираются альтернативные сайты сплайсинга? Было замечено, что фланкирующие области большинства альтернативно сплайсируемых экзонов плохо спариваются с каноническими последовательностями (характерными для классического) согласованного сплайсинга. Это означает, что вариации в множестве факторов лимитирующих сплайсинг могут определять будет ли такой плохо определяемый экзон включен или исключен из зрелой мРНК. Например, когда фактор альтернативного сплайсинга (ASF) был впервые очищен, оказалось, что он является известным фактором сплайсинга (SF2), который как было ранее показано, играет общую роль в сплайсинге. Другой пример, у Drosophila каскад генов (называемых sex lethal, transformer, transformer 2 и double sex) транскрибируется в равной степени, но процесс сплайсинга происходит по-разному у самцов и самок. Высокое отношение Х-хромосом к аутосомам инициирует этот каскад сплайсинга. С этого момента каждый кодируемый белок усиливает или репрессирует сплайсинг последующего генного транскрипта специфичным для самок способом. При соответствующем сплайсинге мушка становится самкой, в противном случае изменение сплайсинга приводит к появлению самцов.

Все известные реакции сплайсинга ядерных транскриптов у высших эукариот происходят интрамолекулярно (т.е. в пределах одного единственного транскрипта). В противоположность этому у некоторых низших эукариот, особенно у трипаносом, происходит межмолекулярный сплайсинг между экзонами двух разных транскриптов. Этот, так называемый транс-сплайсинг, соединяет общую лидерную РНК сплайсинга (spliced leader RNA – SL-RNA, которая соответствует 5^/-экзону) из одного первичного транскрипта с различными кодирующими экзонами из других пре-мРНК (рис.). Механизм этой реакции похож на обычный механизм сплайсинга пре-мРНК за исключением того, что SL-RNA по-видимому действует и как донор экзона и одновременно вместо U1 РНК. Нематода Caenorhabditis elegans использует как транс-, так и цис-сплайсинг и даже при этом используется несколько видов SL-RNA.