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Alternatives Splicing

Synonym: alternatives Spleißen
Englisch: alternative splicing

1 Definition

Das alternative Splicing ist ein molekularer Mechanismus im Rahmen der Transkription bei Eukaryoten. Dabei können durch Variationen im Splicing aus derselben hnRNA verschiedene reife mRNAs und durch deren Translation auch unterschiedliche Proteine gebildet werden.

2 Hintergrund

Eukaryotische Gene bestehen aus kodierenden und nicht kodierenden Abschnitten, sogenannten Exons und Introns. Bei der Transkription wird zunächst die hnRNA gebildet, die sowohl Exons als auch Introns enthält. Im Zellkern finden daraufhin verschiedene RNA-Prozessierungsschritte statt. Beim Splicing werden die Introns aus dem Transkript entfernt und die Exons miteinander zu einem durchgehenden Strang verknüpft. Dieser Prozess wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst, wobei durch unterschiedliche Verknüpfung der Exons mehrere Varianten gebildet werden.

3 Vorkommen

Alternatives Splicing tritt bei mehr als 95 % der Gene beim Menschen auf und trägt somit entscheidend zur Komplexität des resultierenden Transkriptoms und Proteoms bei. Dabei treten unterschiedliche Splicevarianten oft gewebsspezifisch auf, oder sind auf bestimmte Entwicklungsstadien beschränkt.

4 Regulation

Das Splicing wird durch regulatorische Proteine gesteuert, die analog zu den Transkriptionsfaktoren als Repressoren und Aktivatoren bezeichnet werden. Die Repressoren werden durch die hnRNPs ("heterogeneous nuclear ribonucleoproteins") gestellt, die Aktivatoren zählen zur Familie der SR-Proteine ("serine/arginine-rich proteins"). Diese Proteine binden an bestimmte Abschnitte auf der RNA, sogenannte Silencer oder Enhancer. Die Wirkung eines Proteins ist dabei abhängig vom Sequenzkontext, entsprechend kann dasselbe Protein in einigen Fällen als Aktivator und in anderen Fällen als Repressor fungieren.

Zudem spielt die Sekundärstruktur der hnRNA eine Rolle, da sie die Zugänglichkeit der Sequenz für RNA-bindende Proteine entscheidend mitbestimmt.

5 Typen

Als konstitutives Splicing wird die Aneinanderheftung aller Exons in der Reihenfolge, in der sie im Gen erscheinen, bezeichnet. Davon abzugrenzen sind verschiedene Typen des alternativen Splicings:

Die Intronretention ist hierbei ein Sonderfall. Sie wird in der Regel durch Mutationen im Bereich der Splicestellen ausgelöst und führt zu einem nicht funktionellen Protein.

6 Funktion

Das alternative Splicing stellt eine evolutiv besonders bedeutende Entwicklung bei den Eukaryonten dar, durch welche die Informationsdichte der DNA erheblich erhöht wird. Dadurch können aus einem Gen in Abhängigkeit von Gewebe, Entwicklungsstadium oder Aktivierung bestimmter Signalwege die entsprechenden Proteine mit teils unterschiedlicher Funktionalität synthetisiert werden.

Ein Beispiel dafür ist Titin: dieses liegt während der fetalen Herzentwicklung vorwiegend in einer langen Isoform vor, beim Erwachsenen finden sich kürzere Varianten. Die Länge ist entscheidend für die Flexibilität des Proteins und hat Implikationen für die Kontraktilität des Herzens.

7 Implikationen für die Molekulargenetik

Auch für das Verständnis der Molekulargenetik insgesamt ist das alternative Splicing bedeutsam:

  • Die Entdeckung des alternativen Splicings bedeutet, dass die ein-Gen-ein-Enzym-Hypothese für Eukaryoten nicht zutrifft.
  • Vererbbare Veränderungen des Phänotyps müssen nicht auf einer Mutation des kodierenden Genbereichs beruhen. Sie können auch durch veränderte Regulation des Splicings hervorgerufen werden.

siehe auch: Spleiß-Mutation

8 Quellen

Diese Seite wurde zuletzt am 23. Juni 2022 um 15:04 Uhr bearbeitet.

Es können mehrere alternative Proteine aus ein und derselben prä-mRNA hervorgehen. Dabei wird ein Protein als die kanonische Form bezeichnet, da es beispielsweise am häufigsten vorkommt, oder die größte Ähnlichkeit zu orthologen Proteinen bei anderen Spezies hat.
#2 am 01.03.2022 von Dr. rer. nat. Janica Nolte (DocCheck Team)
warum heißt es "Alternatives" Spleißen?
#1 am 01.03.2022 von Nuakeu Kiaensefu (Nichtmedizinischer Beruf)

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