Simple and Complex Transcription Units Are Found in Eukaryotic Genomes
Eukaryotische genen die een enkel type mRNA produceren, dat codeert voor een enkel eiwit, worden eenvoudige transcriptie-eenheden genoemd. Mutaties in exonen, intronen en transcriptieregionen kunnen allemaal de expressie beïnvloeden van eiwitten die door enkelvoudige transcriptie-eenheden worden gecodeerd (figuur 9-1b). In tegenstelling tot sommige mutaties in bacteriële operons, die meerdere eiwitten kunnen beïnvloeden, kunnen mutaties in eenvoudige eukaryotische transcriptie-eenheden slechts één eiwit beïnvloeden.
Hoewel veel transcriptie-eenheden bij eukaryoten eenvoudig zijn, komen complexe transcriptie-eenheden vrij vaak voor in meercellige organismen. Het primaire RNA-transcript dat door complexe transcriptie-eenheden wordt gecodeerd, kan op meer dan één manier worden verwerkt door het gebruik van alternatieve poly(A)-plaatsen of splitsingsplaatsen, wat leidt tot de vorming van mRNA’s die verschillende exonen bevatten. Zo kan een transcriptie-eenheid die twee of meer poly(A)-plaatsen bevat, verschillende mRNA’s produceren, elk met dezelfde 5′-exonen, maar verschillende 3′-exonen (figuur 9-2a). Een andere vorm van alternatieve RNA-bewerking, het zogenaamde overslaan van exonen, levert mRNA’s op met dezelfde 5′- en 3′-exonen, maar verschillende interne exonen (figuur 9-2b). Voorbeelden van beide soorten alternatieve RNA-verwerking doen zich voor tijdens de seksuele differentiatie bij Drosophila (zie figuur 11-26). Gewoonlijk wordt in sommige celtypes één mRNA geproduceerd uit een complexe transcriptie-eenheid, en wordt in andere celtypes een alternatief mRNA gemaakt. Zo bepalen verschillen in RNA-splicing van het primaire fibronectinetranscript in fibroblasten en hepatocyten of het uitgescheiden eiwit al dan niet domeinen bevat die zich aan celoppervlakken hechten (zie figuur 11-24).
Figuur 9-2
Twee voorbeelden van complexe eukaryote transcriptie-eenheden en het effect van mutaties op de expressie van de gecodeerde eiwitten. Het RNA getranscribeerd uit een complexe transcriptie-eenheid (blauw) kan op alternatieve manieren worden verwerkt om twee of meer functionele monocistronic (meer…)
Een mutatie in het controlegebied of in een exon dat door alternatieve mRNA’s wordt gedeeld, zal van invloed zijn op alle alternatieve eiwitten die door een bepaalde complexe transcriptie-eenheid worden gecodeerd. Anderzijds zullen mutaties in een exon dat slechts in één van de alternatieve mRNA’s voorkomt, alleen van invloed zijn op het eiwit dat door dat mRNA wordt gecodeerd. Bijgevolg is de relatie tussen de moleculaire definitie van een gen en een genetische complementatiegroep voor complexe transcriptie-eenheden niet altijd rechtlijnig. De complexe transcriptie-eenheid in figuur 9-2a bijvoorbeeld codeert voor twee eiwitten met dezelfde N-terminale sequentie, gecodeerd door hun gemeenschappelijke 5′ exonen, en verschillende C-terminale sequenties, gecodeerd door hun unieke 3′ exonen. Mutatie b beïnvloedt het eiwit dat door mRNA 1 wordt gecodeerd, en mutatie c het eiwit dat door mRNA 2 wordt gecodeerd. Mutaties b en c vullen elkaar in een genetische complementatietest aan, ook al komen ze in hetzelfde gen voor, omdat een chromosoom met mutatie b een normaal eiwit kan uitdrukken dat gecodeerd wordt door het onderste mRNA, en een chromosoom met mutatie c een normaal eiwit kan uitdrukken dat gecodeerd wordt door het bovenste mRNA. Een chromosoom met mutatie a in een exon dat beide mRNA’s gemeen hebben, zou echter noch mutatie b, noch mutatie c complementeren. Met andere woorden, mutatie a zou in dezelfde complementatiegroepen zitten als mutaties b en c, ook al zouden b en c niet in dezelfde complementatiegroep zitten!