Πώς μπορεί ένα γονίδιο να παράγει διαφορετικούς τύπους πολυπεπτιδίων;
1. Εναλλακτική ματίσματος:
* διαδικασία: Το κύριο αντίγραφο ενός γονιδίου (προ-mRNA) υφίσταται τη ματίσματος, όπου απομακρύνονται τα μη κωδικοποιημένα ιντρόνια και τα εξόνια συνδέονται μαζί.
* Παραλλαγή: Η εναλλακτική ματίσματος επιτρέπει διαφορετικούς συνδυασμούς εξονίων που πρέπει να συμπεριληφθούν στο τελικό μόριο mRNA. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα διαφορετικά mRNA, τα οποία με τη σειρά τους μεταφράζονται σε διαφορετικά πολυπεπτίδια.
* Παράδειγμα: Το γονίδιο για τη δυστροφίνη πρωτεΐνης έχει 79 εξόνια. Διαφορετικοί συνδυασμοί αυτών των εξονίων περιλαμβάνονται στο τελικό mRNA, με αποτέλεσμα διαφορετικές ισομορφές δυστροφίνης με ποικίλες λειτουργίες.
2. Μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις:
* διαδικασία: Μετά τη μετάφραση, η πολυπεπτιδική αλυσίδα υφίσταται τροποποιήσεις, όπως η φωσφορυλίωση, η γλυκοζυλίωση, η ακετυλίωση ή η ουβικιτινίωση.
* Παραλλαγή: Αυτές οι τροποποιήσεις μπορούν να μεταβάλλουν τη δομή, τη λειτουργία της πρωτεΐνης και ακόμη και τη ζωή του. Οι διαφορετικές τροποποιήσεις μπορούν να οδηγήσουν σε διαφορετικές ισομορφές πρωτεϊνών.
* Παράδειγμα: Η ινσουλίνη συντίθεται ως μόριο προ-μετακοινίνης και υφίσταται διάφορες τροποποιήσεις, συμπεριλαμβανομένης της πρωτεολυτικής διάσπασης, για να γίνει η ενεργή ορμόνη ινσουλίνης.
3. Πολλαπλοί προαγωγείς και κωδικόνια εκκίνησης:
* διαδικασία: Ορισμένα γονίδια έχουν πολλαπλούς προαγωγούς, οι οποίοι είναι αλληλουχίες DNA που ξεκινούν τη μεταγραφή. Διαφορετικοί υποκινητές μπορούν να οδηγήσουν την έκφραση διαφορετικών μεταγραφών από το ίδιο γονίδιο.
* Παραλλαγή: Διαφορετικά αντίγραφα μπορούν να έχουν διαφορετικά κωδικόνια εκκίνησης, οδηγώντας στην παραγωγή πολυπεπτιδίων με διαφορετικές Ν-τερματικές αλληλουχίες.
* Παράδειγμα: Το γονίδιο για την πρωτεΐνη ρ53 έχει πολλαπλούς προαγωγούς, με αποτέλεσμα διαφορετικές ισομορφές της ρ53 με ποικίλες λειτουργίες σε κυτταρικές διεργασίες.
4. Επεξεργασία RNA:
* διαδικασία: Ειδικά νουκλεοτίδια στο μόριο mRNA μπορούν να τροποποιηθούν, με αποτέλεσμα τις αλλαγές στην κωδικοποιημένη αλληλουχία αμινοξέων.
* Παραλλαγή: Αυτή η διαδικασία επεξεργασίας μπορεί να οδηγήσει στην παραγωγή διαφόρων πολυπεπτιδίων παραλλαγών από το ίδιο mRNA.
* Παράδειγμα: Στο γονίδιο για την πρωτεΐνη απολιποπρωτεΐνης Β, η επεξεργασία RNA έχει ως αποτέλεσμα ένα κωδικόνιο στάσης, παράγοντας ένα μικρότερο πολυπεπτίδιο στο ήπαρ.
5. Γονιδιακή επικάλυψη και απόκλιση:
* διαδικασία: Κατά τη διάρκεια του εξελικτικού χρόνου, τα γονίδια μπορούν να αντιγραφούν και τα αντίγραφα μπορούν στη συνέχεια να αποκλίνουν, αποκτώντας διαφορετικές μεταλλάξεις.
* Παραλλαγή: Αυτή η διαδικασία μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία νέων γονιδίων με διαφορετικές λειτουργίες, αλλά που εξακολουθούν να σχετίζονται με το αρχικό γονίδιο.
* Παράδειγμα: Η οικογένεια γονιδίων Globin έχει εξελιχθεί μέσω γονιδιακής επικάλυψης και απόκλισης, με αποτέλεσμα διαφορετικές πρωτεΐνες σφαιρίνης με διαφορετικές συγγένειες δέσμευσης οξυγόνου.
Αυτοί οι μηχανισμοί επιτρέπουν μια αξιοσημείωτη ποικιλία πρωτεϊνικών προϊόντων από ένα σχετικά περιορισμένο αριθμό γονιδίων, συμβάλλοντας στην πολυπλοκότητα των βιολογικών συστημάτων.
