Альтернативный сплайсинг: регуляция в клетках животных
У животных описано много генов, пре-мРНК которых подвергаются альтернативному сплайсингу. Основную роль в выборе альтернативных сайтов сплайсинга у животных, по-видимому, играют общие факторы сплайсинга. Установлено, что повышение концентрации SR-белков способствует предпочтительному выбору для сплайсинга проксимально расположенных, т.е. сближенных друг с другом, сайтов сплайсинга во многих пре-мРНК.
Механизм этого явления представлен на рис. I.37 на примере гипотетической пре-мРНК, содержащей два альтернативных одинаково эффективных 5'-концевых сайта сплайсинга. Для простоты показано связывание с РНК только U1-мяРНП и SR-белка. В условиях недостатка U1-мяРНП ( рис. I.37,а ) не все 5'-концевые сайты сплайсинга заполнены мультибелковыми комплексами. Поскольку наиболее эффективно в альтернативном сплайсинге используется внутренний сайт, максимально сближенный со своим 3'-концевым партнером, альтернативный 5'-концевой сайт вовлекается только в том случае, если ниже расположенный сайт не занят. Повышение концентрации U1-мяРНП приводит к тому, что оба 5'-концевых сайта сплайсинга взаимодействуют с белковыми комплексами и сплайсинг происходит преимущественно с участием его максимально сближенных сайтов ( рис. I.37,б ). В этом случае SR-белки усиливают взаимодействие между расположенными по соседству U1-мяРНП- комплексами.
У многих генов животных и их вирусов обнаружены последовательности нуклеотидов, блокирующие сплайсинг . Некоторые из них способствуют формированию в пре-мРНК вторичной структуры, маскирующей сайты сплайсинга. Поскольку многие белковые факторы сплайсинга обладают ДНК-расплетающей активностью и вызывают локальное плавление спирализованных участков РНК, то дифференциальная экспрессия таких факторов влияет на выбор белками сплайсинга определенных сайтов. Другие негативные регуляторные элементы альтернативного сплайсинга требуют для своего функционирования наличия транс-действующих факторов.
Например, белок вируса иммунодефицита человека взаимодействует с последовательностью RRE пре-мРНК и, блокируя ее сплайсинг, обеспечивает экспорт непроцессированной пре-мРНК. Описаны экзоны, оказывающие негативное влияние на сплайсинг. Белки гетерогенных ядерных РНП A1, A1b, A2 и B1 выступают антагонистами SR-белков при взаимодействии последних с дистальными 5'-концевыми сайтами сплайсинга. Для индивидуальных белков этой группы (A и B) характерна субстратная специфичность, и они влияют на выбор конкретных сайтов сплайсинга во время процессинга пре-мРНК, что в ряде случаев обеспечивается наличием высокоаффинных сайтов связывания для таких белков между конкурирующими 5'-концевыми сайтами сплайсинга. Например, наличие участка сильного связывания для белка А1 , входящего в состав гяРНП, между двумя 5'-концевыми сайтами сплайсинга приводит к преимущественному участию в процессинге дистального сайта сплайсинга (более удаленного от 3'-концевого сайта). Такое взаимодействие не оказывает влияния на связывание обоими 5'- концевыми сайтами сплайсинга U1-мяРНП.
Рассмотренные механизмы позитивной и негативной регуляции альтернативного сплайсинга во многом гипотетичны.
