Splicing alternativo

Lo splicing alternativo (AS) è uno dei meccanismi fondamentali coinvolti nell’incremento della complessità degli organismi multicellulari, in quanto contribuisce in modo significativo alla diversità proteica. Lo splicing alternativo, processo regolato durante l’espressione genica, spiega infatti come proteine ​​diverse possano essere sintetizzate da un singolo gene e si pensa sia un meccanismo importante tramite il quale è stata raggiunta l’espansione delle capacità di codifica negli eucarioti superiori durante l’evoluzione.

Lo splicing alternativo è un processo mediante il quale diverse combinazioni di esoni sono unite insieme e danno luogo alla produzione di molteplici forme di m-RNA a partire da un singolo pre-mRNA, detto anche trascritto primario. Questa strategia aumenta la diversità del proteoma e consente il controllo dell’espressione genica dopo la trascrizione.

Il Progetto genoma umano (HGP, acronimo di Human Genome Project) completato il 20 giugno 2003, ha rivelato una discordanza tra il genoma e il proteoma ovvero il complesso delle proteine espresse da una cellula o da un organismo, con troppi pochi geni identificati per giustificare il numero di proteine. Pertanto, lo splicing alternativo ha guadagnato un rinnovato interesse come un importante meccanismo nel controllo dell’espressione genica.

Meccanismo dello splicing alternativo cellulare

Il processo di splicing del pre-mRNA, in cui sono rimossi gli introni dalla sequenza di RNA, lasciando una sequenza di soli esoni è catalizzato dallo spliceosoma che può funzionare nel riconoscimento dei siti di splicing e nella reazione sulle molecole di pre-mRNA.

Lo spliceosoma è un complesso macromolecolare contenente cinque piccoli RNA nucleari (U₁, U₂, U₄, U₅ e U₆) e centinaia di proteine ​​combinate chiamate piccole ribonucleoproteine ​​nucleari (snRNP). Il complesso processo di regolazione dello splicing viene eseguito in virtù di assemblaggi dinamici di snRNP in modo graduale.

Il processo di assemblaggio dello spliceosoma inizia con il riconoscimento del sito di splicing iniziale 5′ da parte del complesso E contenente U₁ snRNP nel motivo GU e l’identificazione del sito di splicing 3′ da parte di tre proteine ​​interagenti. Successivamente il complesso A di U₂ snRNP si lega al sito di diramazione il cui componente proteico chiave è la subunità B₁ del fattore di splicing 3. Infine il tri-snRNP U₄/U₆. U₅, formando il complesso B, innesca la reazione catalitica principale dello spliceosoma.

Tipi di splicing alternativo

Tramite lo splicing alternativo è possibile ottenere diverse isoforme di splicing dell’mRNA dal pre-mRNA saltando o unendo frammenti genici codificanti/non codificanti. Oltre il 95% dei geni umani subisce splicing in modo evolutivo, tessuto-specifico o dipendente dalla trasduzione del segnale.

Lo splicing costitutivo è il processo di rimozione degli introni e di legatura degli esoni della maggior parte degli esoni nell’ordine in cui compaiono in un gene. Lo splicing alternativo è una deviazione da questa sequenza preferita in cui alcuni esoni sono saltati, dando origine a varie forme di mRNA maturo.

Invece lo splicing mutuamente esclusivo degli esoni è un meccanismo di diversificazione funzionale di geni e proteine ​​con ruoli fondamentali nello sviluppo dell’organismo in cui solo uno dei due esoni rimane negli mRNA maturi dopo lo splicing.

L’exon skipping è il modello di splicing alternativo più diffuso (30%) nei vertebrati e negli invertebrati in cui gli esoni sono o tagliati fuori dal trascritto primario o mantenuti nell’mRNA maturo. In altri due tipi di splicing alternativo avviene la giunzione di splicing 5′ alternativa (sito donatore), modificando il confine 3′ dell’esone a monte (sito donatore alternativo) o la giunzione di splicing 3′ alternativa (sito accettore), modificando il confine 5′ dell’esone a valle (sito accettore alternativo).

Un’altra modalità di base dello splicing alternativo che è il più diffuso nei metazoi inferiori è la ritenzione dell’introne in cui gli introni, sequenza nucleotidica all’interno di un gene che non è espressa o operativa nel prodotto finale dell’RNA, anziché essere eliminati sono trattenuti negli mRNA maturi.

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