Enkle og komplekse transkriptionsenheder findes i eukaryotiske genomer
Eukaryotiske gener, der producerer en enkelt type mRNA, som koder for et enkelt protein, kaldes simple transkriptionsenheder. Mutationer i exoner, introner og transkriptionskontrolregioner kan alle påvirke ekspressionen af proteiner, der er kodet af simple transkriptionsenheder (figur 9-1b). I modsætning til nogle mutationer i bakterielle operoner, som kan påvirke flere proteiner, kan mutationer i simple eukaryote transkriptionsenheder kun påvirke ét protein.
Men selv om mange transkriptionsenheder i eukaryoter er simple, er komplekse transkriptionsenheder ret almindelige i multicellulære organismer. Det primære RNA-transkript, der er kodet af komplekse transkriptionsenheder, kan behandles på mere end én måde ved brug af alternative poly(A)-steder eller splejsningssteder, hvilket fører til dannelse af mRNA’er, der indeholder forskellige exoner. F.eks. kan en transkriptionsenhed, der indeholder to eller flere poly(A)-steder, frembringe forskellige mRNA’er, der hver har de samme 5′exons, men forskellige 3′exons (figur 9-2a). En anden type alternativ RNA-processering, kaldet exon-skipping, producerer mRNA’er med de samme 5′- og 3′-exons, men forskellige interne exons (figur 9-2b). Eksempler på begge typer af alternativ RNA-processering forekommer under den seksuelle differentiering hos Drosophila (se figur 11-26). Almindeligvis produceres et mRNA fra en kompleks transkriptionsenhed i nogle celletyper, og et alternativt mRNA produceres i andre celletyper. For eksempel bestemmer forskelle i RNA-splejsning af det primære fibronectin-transkript i fibroblaster og hepatocytter, om det sekretionerede protein omfatter domæner, der klæber til celleoverflader, eller ej (se figur 11-24).
Figur 9-2
To eksempler på komplekse eukaryote transkriptionsenheder og virkningen af mutationer på ekspressionen af de kodede proteiner. Det RNA, der transskriberes fra en kompleks transkriptionsenhed (blå), kan behandles på alternative måder for at give to eller flere funktionelle monokistroniske (mere…)
En mutation i kontrolområdet eller i et exon, der deles af alternative mRNA’er, vil påvirke alle de alternative proteiner, der er kodet af en given kompleks transkriptionsenhed. På den anden side vil mutationer i et exon, der kun findes i et af de alternative mRNA’er, kun påvirke det protein, som det pågældende mRNA koder for. Følgelig er forholdet mellem den molekylære definition af et gen og en genetisk komplementationsgruppe ikke altid ligetil for komplekse transkriptionsenheder. F.eks. koder den komplekse transkriptionsenhed, der er vist i figur 9-2a, for to proteiner, der har samme N-terminale sekvens, som er kodet af deres fælles 5′ exoner, og forskellige C-terminale sekvenser, som er kodet af deres unikke 3′ exoner.Mutation b påvirker det protein, der er kodet af mRNA 1, og mutationc det protein, der er kodet af mRNA 2. Mutationerne b og c supplerer hinanden i en genetisk komplementeringstest, selv om de forekommer i det samme gen, fordi et kromosom med mutation b kan udtrykke et normalt protein, der er kodet af det nederste mRNA, og et kromosom med mutation c kan udtrykke et normalt protein, der er kodet af det øverste mRNA. Et kromosom med mutationa i et exon, der er fælles for begge mRNA’er, ville imidlertid ikke komplementere hverken mutation b eller c. Med andre ord ville mutation a være i de samme komplementationsgrupper som mutationerne b og c, selv om b og c ikke ville være i den samme komplementationsgruppe!