El empalme alternativo es un componente integral de la biodiversidad. Varias especies usan estos mecanismos para llevar a cabo funciones reguladoras. La principal ventaja del empalme es que se pueden formar múltiples proteínas a partir de un único gen mediante el corte y empalme de intrones y exones. Sin embargo, estos mecanismos también pueden causar diversas enfermedades si no se regulan. Los mecanismos más comunes son omisión de exón, exones mutuamente excluyentes, sitios aceptores alternativos, sitios donantes alternativos y retención de intrones.

Comprensión básica del empalme alternativo

No es una exageración decir que sin alternativa empalme, la biodiversidad no sería posible. El empalme alternativo puede producir múltiples proteínas a partir de un único gen. Esta flexibilidad permite que el mismo gen contribuya a diferentes características. Esto es posible debido a los exones, que son tramos de nucleótidos que permanecen en el producto de ARN, y a los intrones, que se eliminan mediante el empalme de ARN. Hay muchos modos de empalme alternativo que contribuyen a la biodiversidad en eucariotas. Los activadores, como el codón de inicio AUG, en el sitio de empalme promueven el empalme. Estos mecanismos varían en cada situación y se cree que regulan las funciones celulares en función de las condiciones particulares. Sin embargo, el empalme incorrecto también puede contribuir a diversas enfermedades, incluido el cáncer.

Exon Skipping

Este mecanismo también se conoce como exón de cassette, donde un exón se empalma del gen durante la transcripción. Un ejemplo sería el gen dsx en D. melanogaster (mosca de la fruta). Los machos tienen los exones 1, 2, 3, 5 y 6, mientras que las hembras tienen 1, 2, 3 y 4. Una señal de poliadenilación en el exón 4 hace que la transcripción se detenga en ese punto. El exón 4 se agrega a las mujeres debido a que uno de los activadores está presente solo en las mujeres y no en los machos.

Exones mutuamente excluyentes

En el caso de los exones mutuamente excluyentes, solo uno de los dos exones consecutivos se retiene durante la transcripción. Un ejemplo es la regulación de los exones 8a y 8 en los canales de calcio CaV1.2. En el síndrome de Timothy, las formas alternativas de estos dos exones pueden conducir a diferentes síntomas de la enfermedad, lo que causa la alteración de la homeostasis del calcio necesaria para la contracción muscular. Sin embargo, ambos exones no pueden existir en pacientes; solo uno de ellos se transcribe, aunque ambos están presentes en el gen.

Sitios aceptables de la Alternativa 3 '

Se usa la unión de empalme en el extremo 3', cambiando el límite 5 'del exón aguas abajo Un ejemplo es la proteína activadora del transformador (Tra) presente en las hembras de D. melanogaster (mosca de la fruta). El gen original para Tra contiene dos sitios aceptores donde el gen se puede dividir durante la transcripción. Los machos usan el sitio aceptor cadena arriba, que incluye un codón de parada temprana. Esto forma una proteína no funcional. Las mujeres usan el sitio receptor de aguas abajo, lo que hace que el codón de terminación se extirpe como parte del intrón, formando una proteína Tra en funcionamiento.

Sitios de donantes de la Alternativa 5 '

La unión de empalme en el 5 'se usa, cambiando el límite 3' del exón ascendente. Mientras que los sitios aceptores alternativos conducen a pequeñas variaciones en las secuencias de proteínas, los sitios donantes alternativos pueden conducir a diferencias drásticas en la secuencia y estructura de la proteína porque puede provocar cambios en el marco. Un ejemplo sería el empalme alternativo del sitio del donador del gen BTNL2. El uso del sitio aguas arriba, en lugar del sitio aguas abajo, conduce a una proteína abreviada sin el dominio IgC C-terminal o la hélice transmembrana. Esto resulta en predisposición a enfermedades inflamatorias crónicas.

Retención de intrones

Similar a la omisión de exón, el exón se retiene en el ARNm, pero a diferencia de la omisión de exón, el exón no está flanqueado por intrones. Si los intrones existieron, a menudo están codificados en las regiones de codificación entre los aminoácidos de los exones cercanos, el codón de parada o un cambio en el marco de lectura que causa que la proteína se vuelva no funcional. Este es el mecanismo menos común de empalme alternativo.