Simple and Complex Transcription Units Are Found in EukaryoticGenomes
Eukariotyczne geny, które produkują pojedynczy typ mRNA, kodujący pojedyncze białko, nazywane są prostymi jednostkami transkrypcyjnymi. Mutacje w eksonach, intronach i regionach kontrolujących transkrypcję mogą wpływać na ekspresję białek kodowanych przez proste jednostki transkrypcyjne (Rysunek 9-1b). W przeciwieństwie do niektórych mutacji w operonach bakteryjnych, które mogą wpływać na wiele białek, mutacje w prostych eukariotycznych jednostkach transkrypcyjnych mogą wpływać tylko na jedno białko.
Ale wiele jednostek transkrypcyjnych u eukariotów jest prostych, złożone jednostki transkrypcyjne są dość powszechne w organizmach wielokomórkowych. Pierwotny transkrypt RNA kodowany przez złożone jednostki transkrypcyjne może być przetwarzany na więcej niż jeden sposób poprzez użycie alternatywnych miejsc polipoly(A) lub miejsc splice, co prowadzi do powstania mRNA zawierającego różne eksony. Na przykład, jednostka transkrypcyjna, która zawiera dwa lub więcej miejsc polipoly(A) może wytwarzać różne mRNA, z których każde ma takie same 5′ eksony, ale różne 3′ eksony (Rysunek 9-2a). Inny rodzaj alternatywnego przetwarzania RNA, zwany pomijaniem eksonów, powoduje powstawanie mRNA z takimi samymi eksonami 5′ i 3′, ale różnymi eksonami wewnętrznymi (rysunek 9-2b). Przykłady obu typów alternatywnego przetwarzania RNA występują podczas różnicowania płciowego u Drosophila (patrz Rysunek 11-26). Zazwyczaj w niektórych typach komórek ze złożonej jednostki transkrypcyjnej wytwarzany jest jeden mRNA, a w innych typach komórek – alternatywny mRNA. Na przykład, różnice w splicingu RNA pierwotnego transkryptu fibronektyny w fibroblastach i hepatocytach decydują o tym, czy wydzielane białko zawiera domeny, które przylegają do powierzchni komórek (patrz Rysunek 11-24).
Rysunek 9-2
Dwa przykłady złożonych eukariotycznych jednostek transkrypcyjnych i wpływ mutacji na ekspresję kodowanych białek. RNA transkrybowane ze złożonej jednostki transkrypcyjnej (niebieski) może być przetwarzane w alternatywny sposób w celu uzyskania dwóch lub więcej funkcjonalnych monocystronów (więcej…)
Mutacja w regionie kontrolnym lub w eksonie wspólnym dla alternatywnych mRNA wpływa na wszystkie alternatywne białka kodowane przez daną złożoną jednostkę transkrypcyjną. Z drugiej strony, mutacje w eksonie obecnym tylko w jednym z alternatywnych mRNA będą miały wpływ tylko na białko kodowane przez to mRNA. W konsekwencji, związek między molekularną definicją genu a grupą komplementarną agenetycznie nie zawsze jest prosty dla jednostek transkrypcyjnych. Na przykład, złożona jednostka transkrypcyjna przedstawiona na rysunku 9-2a koduje dwa białka, które mają tę samą sekwencję N-końcową, kodowaną przez ich wspólne 5′ eksony, i różne sekwencje C-końcowe, kodowane przez ich unikalne 3′ eksony. Mutacja b wpływa na białko kodowane przez mRNA 1, a mutacja c na białko kodowane przez mRNA 2. Mutacje b i c uzupełniają się wzajemnie w teście komplementacji genetycznej, mimo że występują w tym samym genie, ponieważ chromosom z mutacją b może wyrażać normalne białko kodowane przez dolny mRNA, a chromosom z mutacją c może wyrażać normalne białko kodowane przez górny mRNA. Jednakże, chromosom z mutacją a w eksonie wspólnym dla obu mRNA nie uzupełniałby ani mutacji b ani c. Innymi słowy, mutacja a byłaby w tych samych grupach komplementarnych co mutacje b i c, nawet jeśli b i c nie byłyby w tej samej grupie komplementarnej!