8.19: Alternatywne składanie RNA

Alternatywny splicing RNA to regulowany splicing eksonów i intronów w celu wytworzenia różnych dojrzałych mRNA z jednego pre-mRNA. W przeciwieństwie do splicingu konstytutywnego, w którym pojedynczy gen wytwarza jeden rodzaj mRNA, splicing alternatywny pozwala organizmowi na wytwarzanie wielu białek z jednego genu i odgrywa ważną rolę w różnorodności białek.

Istnieje pięć rodzajów alternatywnego splicingu RNA, które różnią się sposobem, w jaki segmenty pre-mRNA są usuwane lub zatrzymywane w dojrzałym mRNA. Pierwszym typem jest przeskakiwanie eksonów, w którym niektóre eksony, wraz ze wszystkimi intronami, są selektywnie usuwane. Jest to najbardziej znany rodzaj alternatywnego splicingu obserwowany u ludzi. Drugi typ, retencja intronów, występuje, gdy określony intron jest zatrzymywany w dojrzałym mRNA, podczas gdy inne są usuwane. Ten rodzaj łączenia jest bardziej rozpowszechniony u roślin niż u ludzi. W trzecim i czwartym typie alternatywnego splicingu wybiera się alternatywne miejsca łączenia 5′ lub 3′ odpowiednio w określonych eksonach. Ta zmiana w miejscach splicingu 5′ i 3′ skraca lub wydłuża ekson, co skutkuje różnymi typami dojrzałych mRNA. Ten rodzaj alternatywnego splicingu występuje zarówno u ludzi, jak i roślin. Ostatnim i najrzadszym rodzajem alternatywnego splicingu RNA są wzajemnie wykluczające się eksony, w których z dwóch eksonów tylko jeden jest zachowywany, podczas gdy inny został usunięty.

Alternatywne splicowanie jest regulowane przez różne elementy cis-działające i czynniki transakcyjne. Elementy cis-działające to sekwencje DNA, które są obecne w pobliżu genów strukturalnych, podczas gdy czynniki transaktywne to inne cząsteczki, które wiążą się z DNA. W alternatywnym splicingu RNA elementy cis składają się głównie ze specyficznych dla eksonów i intronów wzmacniaczy splicingu i tłumików. Czynniki transaktywne, takie jak białka SR (czynniki splicingowe bogate w serynę / argininę), mogą wiązać się ze wzmacniaczami splicingu eksonów lub intronów, aby pomóc maszynerii splicingowej w rozpoznawaniu słabych miejsc splicingu. Z drugiej strony, białka, takie jak heterogeniczne rybonukleoproteiny jądrowe, wiążą się z tłumikami splicingu eksonu lub intronu, aby zapobiec splicingowi poprzez maskowanie miejsc splicingu przed spliceosomem.

Alternatywny splicing RNA jest powszechny u wyższych eukariontów. Prawie 95% ludzkich genów jest alternatywnie splicjonowanych; Dlatego defekty w maszynerii mogą znacznie upośledzać funkcjonowanie narządów i mogą prowadzić do raka i innych chorób, w tym zaburzeń neurologicznych i sercowych. U ludzi mutacje, które bezpośrednio wpływają na splicing pre-mRNA, stanowią ponad 15% chorób genetycznych, takich jak progeria Hutchinsona-Gilforda i beta-talasemia.