Альтернативный сплайсинг для чего нужен
Альтернативный сплайсинг
Альтернативный сплайсинг — процесс, в ходе которого экзоны, вырезаемые из пре-мРНК, объединяются в различных комбинациях, что порождает различные формы зрелой мРНК. В результате один ген может порождать не одну, а множество форм белка. Для некоторых описаны альтернативные пути сплайсинга и полиаденилирования одного и того же транскрипта. Экзон одного варианта сплайсинга может оказаться интроном в альтернативном пути. Поэтому молекулы мРНК, образованные в результате альтернативного сплайсинга, различаются набором экзонов. Это приводит к образованию разных мРНК, и соответственно, разных белков одного первичного транскрипта. Разные варианты сплайсинга могут приводить к образованию разных изоформ одного и того же белка. Например, ген тропонина состоит из 18 экзонов и кодирует многочисленные изоформы этого мышечного белка. Разные изоформы тропонина образуются в разных тканях и на определенных стадиях их развития.
Существует несколько механизмов альтернативного сплайсинга:
Существуют и другие механизмы альтернативного сплайсинга.
Некоторые из продуктов альтернативного сплайсинга пре-мРНК нефункциональны (такой вариант альтернативного сплайсинга осуществляется у дрозофилы при определении пола), но нередко в результате альтернативного сплайсинга пре-мРНК одного гена образуются многочисленные мРНК и их белковые продукты. [2]
Показано, что у человека 94 % генов подвержено альтернативному сплайсингу (у остальных 6 % генов нет интронов). Геном круглого червя Caenorhabditis elegans по количеству генов практически не отличается от генома человека, однако альтернативному сплайсингу подвергаются пре-мРНК только 15 % генов. Таким образом, альтернативный сплайсинг позволяет увеличить разнообразие белковых продуктов генов, сохраняя при этом относительно небольшое количество различных генов в геноме и не создавая избыточных копий генов.
В 2010 году профессор Брендан Фрей (Brendan Frey) и Бенджамин Бленкоу (Benjamin Blencowe) из университета Торонто (Канада) составили описание «кода сплайсинга», «словаря» комбинаций из сотен характеристик РНК и результатов сплайсинга для большого количества экзонов. [3]
Альтернативный сплайсинг как инструмент эволюции
Автор: Кирилл Стасевич
Но не стоит думать, что для каждого гена сплайсинг его РНК будет всё время происходить по одной и той же схеме. Часто бывает так, что РНК разрезается и сшивается по-разному. В зависимости от обстоятельств некоторые фрагменты остаются в готовой молекуле, вместо того чтобы быть вырезанными, и сами фрагменты сшиваются между собой совершенно различными способами. Такой альтернативный сплайсинг позволяет создать великое множество вариантов белка, оставаясь при этом в рамках одного гена и не занимая дополнительную территорию на ДНК. Некоторые белки (например, человеческий нейрексин) благодаря альтернативном сплайсингу существуют едва ли не в тысячах форм. Функции этих вариантов могут разниться довольно сильно. Например, если полноразмерный фактор транскрипции активирует какие-то гены, то его укороченный в результате альтернативного сплайсинга фрагмент, наоборот, подавляет активность тех же самых генов.
При этом наука только в последнее время начала осознавать, насколько огромную роль играет альтернативный сплайсинг в живых системах. В 2008 году исследователи из Массачусетского технологического института (США) проанализировали РНК из 10 видов тканей человека, и оказалось, что РНК почти от каждого гена претерпевает альтернативный сплайсинг. Более того, именно за счёт альтернативного сплайсинга и формируются различия между тканями.
В новом исследовании та же команда учёных решила выяснить, в чём специфика сплайсинга у разных видов животных. Были взяты образцы ткани у нескольких видов млекопитающих (макака-резус, крыса, мышь и корова) и у курицы. У каждого вида анализировали 9 типов ткани (мозг, кишечник, сердце, почки, печень, лёгкие, скелетные мышцы, селезёнка и семенники). При этом отдельно оценивалась активность генов, то есть набор «черновых» РНК, и активность сплайсинга, то есть набор разных форм одной и той же РНК.
Но когда учёные проанализировали сплайсинговую активность, оказалось, что тут разные способы сплайсинга группируются не по тканям, а по видам. То есть какой-то путь альтернативного сплайсинга был примерно одинаков и в мозгу, и в лёгких, и в сердце, но лишь пока все они принадлежали одному биологическому виду. Иными словами, способ альтернативного сплайсинга определял «лицо вида», хранил в себе отличия вида от других, его индивидуальные особенности. Это тоже в целом понятно: если говорить о приспособлении вида к среде, то альтернативный сплайсинг — удобный, пластичный и быстрый механизм адаптации.
Альтернативный сплайсинг часто затрагивает те участки белка, которые подвергаются фосфорилированию. А модификация фосфатными остатками — один из основных способов изменить активность белка. То есть альтернативный сплайсинг, влияя на наличие сайтов для модификации, может вмешаться в распределение белка в клетке, в его участие в сигнальных путях и в результате привести к перестройке всей молекулярной внутриклеточной кухни. Всего исследователи нашли несколько тысяч новых альтернативных экзонов, которые в разных обстоятельствах могут попадать в конечную версию РНК. Так что эволюции есть из чего выбирать. Правда, это пока что первое исследование подобного масштаба, посвящённое роли сплайсинга в эволюционных процессах, и учёным ещё предстоит понять, как он взаимодействует с другими механизмами эволюции на других уровнях генетической регуляции.
А Сплайсинг и альтернативный сплайсинг в клетках, их значение для синтеза белков
Историческое введение:
Работа Шарпа и Робертса, опубликованная в 1977 году, показала, что гены высших организмов имеют «прерывистую» структуру: кодирующие отрезки гена перемежаются с некодирующей ДНК, которая не используется при экспрессии генов. «Прерывистая» структура гена была обнаружена, когда аденовирусная мРНК была гибридизована с фрагментами одиночной цепи ДНК. В результате выяснилось, что мРНК-участки этих гибридных двухцепочечных молекул мРНК-ДНК содержат 5′- и 3′-концы участков, не обладающие водородными связями. Более длинные отрезки ДНК при гибридизации закольцовывались и образовывали ответвления. Стало ясно, что эти закольцованные участки, содержащие «ненужные» последовательности, извлекаются из пре-мРНК в результате процесса, который и был назван «сплайсингом». Впоследствии было также выяснено, что прерывистая структура крайне широко распространена у эукариотических генов.
94% человеческих генов подвергаются альтернативному сплайсингу, причем в разных тканях производятся разные наборы белков. Благодаря этому разнообразие белков в организме млекопитающих значительно выше, чем у низших животных, хотя количество генов у тех и других примерно одинаково.
В остальных 6% генов Ч. просто нет интронов! Интроны – не просто разделители экзонов, а регуляторные участки, в которых зашифрованы инструкции по считыванию экзонов!
Если сплайсинг – еще одна возможность регуляции синтеза белков, то перетасовка экзонов при альтернативном сплайсинге (чаще добавление новых участков к старым) для выработки новых белковых продуктов – важнейшее приобретение в ходе эволюции эукариот
Механизмы сплайсинга у различных классов РНК различаются между собой. Для всех них характерна точность удаления интронов и соединения экзонов[3].
Сплайсинг Википедия (от англ. splice — сращивать или склеивать концы чего-либо) — процесс вырезания определенных нуклеотидных последовательностей из молекул РНК и соединения последовательностей, сохраняющихся в «зрелой» молекуле, в ходе процессинга РНК. Наиболее часто этот процесс встречается при созревании матричной, или информационной, РНК (мРНК) у эукариот, при этом путём биохимических реакций с участием РНК и белков из мРНК удаляются участки, не кодирующие белок (интроны) и соединяются друг с другом кодирующие аминокислотную последовательность участки — экзоны. Таким образом незрелая пре-мРНК превращается в зрелую мРНК, с которой считываются (транслируются) белки клетки. Большинство генов прокариот, кодирующих белки, не имеют интронов, поэтому у них сплайсинг пре-мРНК встречается редко. У представителей эукариот, бактерий и архей встречается также сплайсинг транспортных РНК (тРНК) и других некодирующих РНК.
Альтернативный сплайсинг Википедия — процесс, позволяющий одному гену производить несколько мРНК и, соответственно, белков. Большинство генов в эукариотических геномах содержат экзоны и интроны. После транскрипции в процессе сплайсинга интроны удаляются из пре-мРНК. А вот экзон может включаться (или нет) в состав конечного транскрипта. Таким образом, с помощью альтернативного сплайсинга можно получить множество транскриптов, а, следовательно, и белков. Объединение различных сайтов сплайсинга позволяет индивидуальным генам экспрессировать множество мРНК, которые кодируют белки, порой, с антагонистическими функциями. Экзон одного варианта сплайсинга может оказаться интроном в альтернативном пути. Разные варианты сплайсинга могут приводить к образованию разных изоформ одного и того же белка. Например, ген тропонина состоит из 18 экзонов и кодирует многочисленные изоформы этого мышечного белка. Разные изоформы тропонина образуются в разных тканях и на определенных стадиях их развития.
Сущность альтернативного сплайсинга заключается в том, что в результате посттранскрипционного процессинга предшественника мРНК, из которого в результате сплайсинга вырезаются некодирующие последовательности нуклеотидов, соответствующие интронам транскрибированного гена, образуются зрелые мРНК, различающиеся по своей первичной структуре. В результате в разных клетках из одного и того же предшественника получаются молекулы зрелых мРНК, которые объединяют в различных комбинациях последовательности экзонов транскрибированного гена.
В эволюции приматов важную роль играл альтернативный сплайсинг
Человек отличается от мыши всего на один процент белок-кодирующих генов, зато внешне человека и мышь ни за что не спутаешь. На самом деле у человека по меньшей мере половина белков не похожа на мышиные, и получаются они за счет альтернативного сплайсинга. Изображение с сайта biopoliticaltimes.org
Известно, что у человека гигантское разнообразие белков достигается не путем увеличения числа белок-кодирующих генов, а за счет альтернативного сплайсинга — комбинирования разных участков одного и того же гена. Большая интернациональная группа ученых сравнила разнообразие и частоту сплайсинговых вариантов у представителей разных эволюционных линий позвоночных. Они обнаружили, что у всех приматов, а не только у человека, частота сплайсинга примерно в полтора-два раза выше, чем у мыши и других четвероногих. Какую бы ткань мы ни взяли, разнообразие альтернативных вариантов сплайсинга у приматов будет выше, чем у мыши, а у мыши будет выше, чем у лягушки. То есть особенности картины сплайсинга определяются не типом ткани, а биологическим видом. Накопление вариантов сплайсинга идет быстрее, чем изменение белок-кодирующих генов, во всех видах тканей, хотя соотношение скоростей того и другого процесса неоднородно для разных типов тканей. Эти закономерности существенно продвигают исследования новой темы: формообразование и эволюция путем альтернативного сплайсинга.
Альтернативный сплайсинг — устрашающий термин, обозначающий довольно простое и важное биологическое явление. Его суть состоит в том, что считанная с ДНК последовательность РНК в ходе последующей обработки — созревания — может быть по-разному реорганизована. Сырая, незрелая РНК, или РНК-транскрипт, состоит из экзонов и интронов — смысловых и бессмысленных частей. В ходе созревания РНК интроны вырезаются, а экзоны — смысловые части — сшиваются, и получается зрелая матричная РНК определенного белка. Этот процесс называется сплайсингом. Однако есть тут одна хитрость. Сшиваться могут не все экзоны, и в разных условиях разные экзоны отбрасываются вместе с интронами. В результате этой сшивки получаются разные варианты, или изоформы, того или иного белка, а весь процесс носит название альтернативного сплайсинга. Таким образом, из одного гена может быть в конечном итоге получено несколько разных белков.
Альтернативный сплайсинг, открытый в конце 70‑х годов прошлого века у аденовирусов, как выяснилось, играет огромную роль в адаптациях всех живых существ. Он предоставляет клетке превосходную возможность разнообразить репертуар своих полезных белков, не меняя при этом самого гена. И все живые организмы вовсю пользуются этим адаптационным механизмом для придания белкам необходимых функциональных и регуляторных свойств. Недавно, например, выяснилось, что у человека 94% генов подвергаются альтернативному сплайсингу (см.: Почти все человеческие гены кодируют более одного белка, «Элементы», 08.11.2008). Так, альтернативный сплайсинг гена человека CD44 может породить более тысячи разных вариантов белка. У нематоды Caenorhabditis elegans генов примерно столько же, сколько и у человека, но альтернативный сплайсинг проходят только 12% из них. Очевидно, что, поскольку геномы человека и нематоды относительно близки, различие между двумя столь несходными видами достигается именно за счет альтернативного сплайсинга.
Колоссальный объем альтернативного сплайсинга стал понятен только в последние несколько лет. Считалось, что разнообразие белков определяется разнообразием генов. Однако потом выяснилось, что у человека, например, генов существенно меньше, чем предполагали на основе оценки протеомного массива: не 100 тысяч, а всего 25–30 тысяч. Значит, разнообразие белков в организме определяется не только генами, но и чем-то еще. И это «что-то» включает и использование разных белковых изоформ. Манипулируя изоформами белков, организм может получить адаптивные свойства. И вот к альтернативному сплайсингу начинают приглядываться эволюционисты. Какова роль альтернативного сплайсинга в эволюции живого? Пока решение этой проблемы практически не начато. За нее взялись ученые из Университета Торонто, Лиссабонского университета и Кембриджского университета под руководством Бена Бленкоу (Ben Blencowe). Они исследовали сходство и различие сплайсинга у разных животных: лягушки, ящерицы, курицы, утконоса, опоссума, мыши и нескольких видов приматов (макаки, орангутана, шимпанзе и человека).
В основе исследования лежало эмпирическое знание, что специфичность тканей и строения клеток в тканях обеспечивается вариациями сплайсинга одних и тех же генов. Это означает, что эволюция сплайсинга может нацеливаться на совершенствование тканевых функций, а может исходить из необходимостей и истории конкретного вида. В первом случае у разных животных в одной и той же ткани, например в клетках печени, будут реализованы сходные варианты сплайсинга. Эти варианты будут разниться со сплайсингом в другой ткани, например в мышечной, но в то же время мышечные ткани человека и мыши окажутся схожими. Во втором случае сплайсинг в печени и мышцах у человека обнаружит больше общего, чем сплайсинг в одной и той же ткани у человека и мыши (рис. 1).
Рис. 1. Схема, отражающая идеологию исследования. Светло-желтый экзон может присутствовать или отсутствовать в зрелой матричной РНК (такой экзон называют кассетным), в результате чего получаются разные версии белков (показаны зелеными и розовыми шариками) в тканях животных. Сплайсинг может зависеть от биологического вида (правые, верхние, ряды шариков), а может определяться спецификой тканей (нижние, левые, ряды шариков). Изображение из синопсиса к обсуждаемой статье в Science
Ученые определили РНК-транскрипты из разных тканей (коры мозга, мозжечка, переднего мозга, сердца, мышц, печени, почек и семенников) девяти видов животных и человека. Также определили все возможные варианты сплайсинга в родственных (ортологичных) генах у всех 10 видов. На основе этой информации выявили долю общих экзонов, которые участвуют в альтернативном сплайсинге в разных тканях у разных видов. Оказалось, что у человека и обезьян частота сплайсинга примерно в два раза больше, чем у всех других животных, какую бы ткань мы ни взяли. Самую сложную сплайсинговую комбинаторику продемонстрировали гены белков цитоскелета.
Рис. 2. Частота случаев альтернативного сплайсинга в ортологичных генах у разных животных и человека по отношению к минимальному разнообразию (к частоте таких случаев в почках лягушки). По оси абсцисс отложено время расхождения эволюционных линий позвоночных, представленных в данном исследовании. Во всех тканях (они обозначены разными цветами) у приматов примерно в два раза выше частота альтернативного сплайсинга. Изображение из обсуждаемой статьи в Science
Авторы исследования заключают также, что разнообразие альтернатив накапливается по ходу эволюционного развития. Действительно, как хорошо видно из рисунка 2, у млекопитающих по мере углубления в эволюционную историю число сходных с человеком сплайсинговых вариантов снижается. Чем ближе к человеку и другим приматам — а это последняя отделившаяся филогенетическая линия в этом ряду, — тем меньше различий в вариантах сплайсинга. Значит, частота и разнообразие альтернативного сплайсинга эволюционируют по ходу изменения и адаптации представителей филогенетической линии, а не специализации той или иной ткани. Иными словами, разнообразие сплайсинговых вариантов зависит в первую очередь от вида животного, но не от типа ткани. Напротив, общее разнообразие всех экспрессируемых генов определяется типом ткани, а не видом животного.
Получены и приблизительные оценки скорости накопления сплайсингового разнообразия и разнообразия самих генов: сплайсинг дает в полтора-два раза большую скорость накопления новых вариантов, чем прямые мутации. Любопытно, что скорость накопления вариантов сплайсинга в разных тканях неодинакова и отличается от скорости мутирования тканеспецифичных генов. Например, быстрее всего появляются мутации в генах семенников, а вот накопление разнообразия сплайсинговых вариантов в семенниках идет со средней скоростью, примерно такой же, как и в сердце, печени и почках (рис. 3). Этот результат показывает, что полезные мутации в генах появляются и закрепляются реже, чем появляются и закрепляются варианты альтернативного сплайсинга.
Рис. 3. Процент одинаковых случаев альтернативного сплайсинга у человека по сравнению с другими девятью видами животных. Для каждой ткани (см. легенду во врезке) подсчет велся отдельно. Изображение из дополнительных материалов к обсуждаемой статье в Science
При этом картина эволюции сплайсинга несколько видоизменяется, если анализировать более ограниченный набор животных: лягушку, курицу, мышь и человека. То есть нужно отбросить родственных человеку обезьян, чтобы не путали сравнение отдаленных линий; отбросить ящериц, близких по времени дивергенции к птицам. У этого урезанного набора животных нашелся 41 общий экзон (рис. 4). И именно эти общие для всех консервативные экзоны снова проанализировали.
Рис. 4. Общие экзоны, которые участвуют в альтернативном сплайсинге, у человека, мыши, курицы и лягушки. Видно, что у всех этих четырех животных вместе есть 41 общий экзон. Изображение из дополнительных материалов к обсуждаемой статье в Science
Эти консервативные экзоны неожиданно продемонстрировали у всех видов специфическую для каждой ткани картину сплайсинга. Она, оказывается, определяется не биологическим видом, как в целом для всех альтернативных вариантов, а типом тканей. Очевидно, что удачные эволюционные находки, регулирующие функции тканей, кочуют из одной эволюционной линии в другую и мало меняются. Самую консервативную картину сплайсинга у разных видов продемонстрировали гены, связанные с синаптическими передачами, проведением нервных импульсов, развитием нервной ткани.
Таким образом, мы видим, что в некоторых тканях адаптации происходят больше с помощью мутирования белок-кодирующих генов, в других они связаны с альтернативным сплайсингом. С чем связан выбор того или иного пути — пока неизвестно.
Источники:
1) Nuno L. Barbosa-Morais, Manuel Irimia, Qun Pan, Hui Y. Xiong, Serge Gueroussov, Leo J. Lee, Valentina Slobodeniuc, Claudia Kutter, Stephen Watt, Recep Çolak, TaeHyung Kim, Christine M. Misquitta-Ali, Michael D. Wilson, Philip M. Kim, Duncan T. Odom, Brendan J. Frey, Benjamin J. Blencowe. The Evolutionary Landscape of Alternative Splicing in Vertebrate Species // Science. 2012. V. 338. P. 1587–1593.
2) Panagiotis Papasaikas, Juan Valcárcel. Splicing in 4D // Science. 2012. V. 338. P. 1547–1548.
Альтернативное соединение: определение, объяснение, примеры
Определение альтернативного сплайсинга
Альтернативный сплайсинг – это метод, используемый клетками для создания множества белков из одной и той же цепи ДНК. Это также называется альтернативным сплайсингом РНК. В обычной ДНК перевод, специализированные белки создают мессенджер РНК (мРНК ) из шаблона ДНК. Эта мРНК затем находит свой путь к рибосома где код РНК переводится в структуру нового белка. В альтернативном сплайсинге, взаимодействия между различными белками, клетка и среда может привести к тому, что разные сегменты исходной ДНК будут исключены из мРНК. Когда это происходит, альтернативная мРНК транслируется в совершенно другой белок.
Белки различаются только по основному расположению их аминокислоты, что продиктовано мРНК. Как только это изменяется, функция белка изменяется. Используя метод альтернативного сплайсинга, организмы могут производить гораздо больше белков, чем может указывать их ДНК. Например, у людей есть около 20 000 генов, которые кодируют белок. Тем не менее, считается, что в организме человека содержится более 100 000 различных белков. Альтернативный сплайсинг создает эти разные формы.
Как работает альтернативный сплайсинг?
Альтернативный сплайсинг происходит после того, как первичная мРНК создана из ДНК. Этот процесс называется транскрипция, поскольку языки РНК и ДНК в основном одинаковы. Они оба полагаются на 4 нуклеотид основы. Когда рибосома читает этот язык, она переводит сообщение на язык белков, который состоит из примерно 21 аминокислоты.
Следовательно, прежде чем первичная мРНК транслируется в белок, она должна быть сначала модифицирована и отредактирована. При нормальном сплайсинге особый комплекс белка и РНК, называемый сплайсосомой, присоединяется к первичной мРНК. Первичная мРНК имеет различные области, называемые интронами и экзонами. Эти области смешиваются вместе, и интроны должны быть удалены, чтобы создать функциональный белок.
Сплайсосома специально оборудована для удаления интронов. Сплайсосомы состоят из четырех различных субъединиц, называемых маленькими ядерными рибонуклеопротеинами (snRNP или «snurp»). Каждый «рывок» имеет две маленькие ядерные РНК (snRNAs). Эти специальные цепи РНК содержат последовательности нуклеотидов, которые соответствуют определенным местоположениям в экзонах и связываются с ними. Белковая часть сплайсосомы затем действует как фермент, удаляя интроны и связывая вместе экзоны. Эта сплайсированная мРНК теперь готова для трансляции в белок.
Однако может также иметь место альтернативный сплайсинг. Хотя весь механизм не совсем понятен, известно, что определенные химические факторы могут стимулировать работу сплайсосомы по-разному. Может быть дан сигнал, чтобы исключить экзон или даже несколько экзонов из конечной мРНК. Другие сигналы и пути могут привести к тому, что сплайсосома оставит нетронутыми интроны или пропустит большие участки белка. Наши тела имеют много разных применений для белков, и часто могут использовать один и тот же план ДНК, чтобы сделать многие из этих белков. См. Раздел примеров для конкретных примеров. Ниже приведена обобщенная диаграмма, показывающая различные способы, которыми сплайсосома может альтернативно сплайсировать первичную РНК.
Существует еще одна форма альтернативного сплайсинга, известная как транс-сплайсинг, в которой экзоны двух разных генов собираются вместе с помощью сплайсосомы. Этот генетический процесс наблюдается только у нескольких одноклеточных организмов, но может помочь объяснить их генетическое разнообразие без половое размножение, В то время как сексуально размножающиеся организмы должны размножаться, чтобы смешать их генетика и производить новые сорта, эти организмы могут сделать это гораздо быстрее. Эта форма альтернативного сплайсинга может легко создать совершенно новые функции в этих организмах, что может оказаться полезным.
Примеры альтернативного сплайсинга
Гены нейрексинов
У людей есть 3 гена, которые кодируют семейство белков, известных как нейрексин. Эти белки включены в плазматическая мембрана, Они распространяются из плазматической мембраны и в пространство между нервами. Здесь они связываются с белком из другой нервной клетки. Этот белковый комплекс удерживает клетки на месте. Хотя есть только 3 разных гена, которые кодируют нейрексин, в семействе нейрексинов более 3000 различных белков.
Это возможно благодаря альтернативному сращиванию. Поскольку сплайсосома обрабатывает первичные молекулы мРНК из этих генов, на нее влияет ряд генов-промоторов, молекул в клетке и других сигналов. Это влияние, которое экзоны включаются в конечную мРНК. Альтернативный сплайсинг может сделать белки больше или меньше, или с отсутствующими областями, но, как правило, все еще производит рабочий белок. Таким образом, каждая вариация клеточного окружения или внеклеточного сигнала создает различный белок с немного другой функцией.
В то время как все белки нейрексина будут функционировать, удерживая вместе синапс между двумя нервами, созданный вариант теоретизируется на ряд вещей. Во-первых, это может изменить сигнал, проходящий между двумя нейронами. Это может дать необходимый эффект для головной мозг обработать сигнал. Разные белки могут быть использованы в разное время, в разных клетках, у одного и того же животного. Это может быть необходимо для приспособления множества различных сред в пределах организм и убедитесь, что нейроны работают правильно.
Когда ученые наблюдали те же гены у рыб, они обнаружили что-то интересное. Хотя у рыб также есть эти гены, они не могут разделить гены почти на столько альтернатив. Это привело ученых к гипотезе, что альтернативный сплайсинг может быть использован для модификации этих генов таким образом, чтобы они были специфичны для определенных частей мозга. Таким образом, альтернативный сплайсинг может обеспечить своего рода «систему индексации» для мозга. Это может быть причиной того, что люди могут хранить так много дополнительной информации и иметь такую эффективную долговременную память.
Создание антител
В аналогичном процессе организм человека вырабатывает антитела для борьбы бактерии, вирусы и инородные тела, которые заражают ткани. Для этого тело должно сделать антитело или белок, специально предназначенный для прилипания к захватчику. Эти белки производятся В-лимфоцитами, которые содержат ДНК и механизмы для создания этих сложных белков. Однако есть проблема.
В-лимфоциты должны прикреплять белок к себе и высвобождать антитело в кровоток. Антитело в кровотоке будет связываться с захватчиками, позволяя иммунным клеткам нацеливаться на них. Прикрепляя антитела непосредственно к В-лимфоцитам, эти клетки могут легко поглотить захватчиков, когда они сталкиваются с ними. Чтобы сделать это с минимальной энергией и с помощью одной и той же ДНК, эти иммунные клетки используют альтернативный сплайсинг.
Последние два экзона в генетический код для антител особенные. Эти два экзона кодируют область белка, которая гидрофобный или сопротивляется воде. Эти области прикрепляются внутри гидрофобного ядра фосфолипид двухслойная. Это эффективно блокирует их в клеточная мембрана, Альтернативный сплайсинг просто удаляет эти два экзона. Теперь белок будет служить той же цели, но он растворим в воде и может проходить через кровь и жидкости.
После получения сигнала для создания антител, B-лимфоцит должен создать много сразу для себя и для высвобождения в организм. Для этого он активно транскрибирует ген для антитела быстро, чтобы создать как можно больше первичных транскриптов. Некоторые из них будут обработаны, чтобы сохранить гидрофобную область, а некоторые сплайсосомы вырежут это. Таким образом, белки для обоих применений создаются из одного и того же сигнала для создания антител. Альтернативный сплайсинг позволяет инициировать много разных процессов из одного и того же сигнала транскрипции ДНК.
викторина
1. Какова основная цель альтернативного сплайсинга?A. Для создания вариантов белковB. Помочь с обменом веществC. Для ускорения процесса создания белков
Ответ на вопрос № 1
верно. Альтернативный сплайсинг позволяет организмам хранить информацию для всего семейства генов в одном месте. Поскольку гены могут быть отредактированы, сращены по-разному и модифицированы, они могут создавать гораздо больше фактических белков, чем количество генов, которые они имеют.
2. Почему организму нужно так много разновидностей одного и того же белка?A. Они не, это просто дополнительная генетическая изменчивость B. Для тысяч различных функций их клетки завершеныC. Ученые не знают ответ
Ответ на вопрос № 2
С верно. Ученым еще предстоит полностью определить функцию альтернативного сплайсинга. Все вышеперечисленное может быть правильным или ни одним из них. Похоже, это связано с повышенной сложностью. Однако обыкновенная плодовая муха является одним из организмов с наиболее сложными альтернативными схемами сплайсинга, которые мы изучали.
3. Как альтернативный сплайсинг может помочь создать интеллект?A. Производя различные белки, он может создавать передовые нервные связиB. Чем больше у вас белка, тем умнее выC. Вряд ли альтернативный сплайсинг создает интеллект
Ответ на вопрос № 3
верно. Альтернативный сплайсинг может, по существу, позволить мозгу картировать связи между различными нервами и определять конкретные нервы для определенных задач. Это основа интеллекта и памяти. Чем более специализированные связи мозг имеет, тем больше организм может запомнить и обработать.