ГЕНЕТИКА - Підручник - А.В. Сиволоб - 2008

РОЗДІЛ 2. Експресія генів

РЕГУЛЯЦІЯ ГЕННОЇ ЕКСПРЕСІЇ В ЕУКАРІОТІВ

Альтернативний сплайсинг

Пре-мРНК, що синтезується під час транскрипції, може піддаватися сплайсингу та поліаденілуванню різними альтернативними шляхами (рис. 2.17): кілька екзонів на початку чи всередині гена можуть вирізатися з транскрипту, останній може обрізатися та піддаватися поліаденілуванню за рахунок використання polyA-сигналу всередині одного з інтронів тощо. У результаті утворюються різні молекули мРНК з різними наборами екзонів які, відповідно, кодують різні білки. Середня кількість альтернативних форм мРНК оцінюється у 5,4 на один ген людини.

Багатокомпонентність (і необхідність кооперації між компонентами) сплайсосоми та системи розрізання / поліаденілування дозволяє здійснювати тонку регуляцію утворення мРНК певного типу за рахунок зміни транскрипційної активності генів, які кодують ті чи інші компоненти машинерії процесингу, зміни концентрацій компонентів, їхньої хімічної модифікації.

Ключова роль у визначенні шляху сплайсингу належить білкам- регуляторам сплайсингу. Наприклад, досить часто регулятор специфічно зв'язується з певною послідовністю нуклеотидів усередині ек- зона та стимулює розпізнання меж з інтронами (сплайс-сайтів) по обидва боки від нього. Зрозуміло, що в разі відсутності регулятора такий екзон буде вирізано разом з інтронами, що його фланкують. Регулятор, навпаки, може блокувати впізнання сплайс-сайтів. Сплайсинг- регулятори можуть мати сайти зв'язування в інтронах, впливаючи на ефективність збирання сплайсосоми. Вибір шляху утворення кінцевого мРНК-продукту часто залежить також від альтернативного вибору за допомогою сплайсинг-регуляторів polyA-сигналів, які можуть бути присутніми не лише нижче останнього екзона, а й усередині інтронів.

Рис. 2.17. Зона еукаріотичного геному: показано чотири гени та відповідні екзони (прямокутники) у складі змістовних ланцюгів. Прямокутники білого кольору важко віднести до конкретного гена.

Унизу: кінцеві транскрипти, синтезовані у цій зоні, стрілки вказують напрям транскрипції

Поряд із спласинг-регуляторами, досить важливим фактором регуляції сплайсингу є швидкість транскрипції: чим нижча швидкість, тим більше часу "розібратися" із сигналами - на великій швидкості полімераза може "проскочити" через екзон чи polyA-сигнал. При цьому швидкість (частота рекрутування полімераз до промотора) визначається на стадії ініціації транскрипції та контролюється транскрипційними факторами. Отже, значною мірою шлях сплайсингу визначається вже на етапі ініціації. При цьому до промотора (а отже, і до РНК-полімеразного комплексу) можуть рекрутуватися також і регулятори сплайсингу.

Для еукаріотичних генів досить часто спостерігається також явище транс-сплайсингу: об'єднання у складі мРНК екзонів різних генів. Основою для транс-сплайсингу є та обставина, що для багатьох генів існує не одна, а кілька альтернативних стартових точок транскрипції, у тому числі й такі, що розташовані досить далеко від гена й водночас є стартовими точками інших генів (рис. 2.17). У результаті транскрипція іноді здійснюється через кілька генів (така ситуація дещо нагадує розглянуті вище прокаріотичні оперони) і сплайсинг відбувається на рівні таких "об'єднаних" первинних транскриптів.

Крім того, описано також випадки транс-сплайсингу між пре-мРНК, які є продуктами різних одиниць транскрипції, іноді такими, що розташовані на різних хромосомах. У цьому випадку на 5'- і З'-кінцях двох пре-мРНК міститься ніби "розірваний" інтрон - об'єднання двох кінців у сплайсосомі приводить до видалення цього інтрона та зшивання кінцевих екзонів.