Enkla och komplexa transkriptionsenheter finns i eukaryotiska genomer
Eukaryotiska gener som producerar en enda typ av mRNA, som kodar för ett enda protein, kallas enkla transkriptionsenheter. Mutationer i exoner, introner och transkriptionskontrollregioner kan alla påverka uttrycket av proteiner som kodas av enkla transkriptionsenheter (figur 9-1b). Till skillnad från vissa mutationer i bakteriella operoner, som kan påverka flera proteiner, kan mutationer i enkla eukaryotiska transkriptionsenheter endast påverka ett protein.
Och även om många transkriptionsenheter i eukaryoter är enkla, är komplexa transkriptionsenheter ganska vanliga i flercelliga organismer. Det primära RNA-transkript som kodas av komplexa transkriptionsenheter kan bearbetas på mer än ett sätt genom användning av alternativa poly(A)-platser eller skarvplatser, vilket leder till att det bildas mRNA som innehåller olika exoner. En transkriptionsenhet som innehåller två eller flera poly(A)-platser kan till exempel ge upphov till olika mRNA som alla har samma 5′-exon men olika 3′-exon (figur 9-2a). En annan typ av alternativ RNA-bearbetning, kallad exonskipping, ger upphov till mRNA med samma 5′- och 3′-exon men olika interna exoner (figur 9-2b). Exempel på båda typerna av alternativ RNA-bearbetning förekommer under den sexuella differentieringen hos Drosophila (se figur 11-26). Vanligtvis produceras ett mRNA från en komplex transkriptionsenhet i vissa celltyper och ett alternativt mRNA i andra celltyper. Exempelvis bestämmer skillnader i RNA-splicing av det primära fibronectin-transkriptet i fibroblaster och hepatocyter om det utsöndrade proteinet innehåller domäner som fäster vid cellytor eller inte (se figur 11-24).
Figur 9-2
Två exempel på komplexa eukaryotiska transkriptionsenheter och effekten av mutationer på uttrycket av de kodade proteinerna. Det RNA som transkriberas från en komplex transkriptionsenhet (blått) kan bearbetas på alternativa sätt för att ge två eller flera funktionella monokistroniska (mer…)
En mutation i kontrollregionen eller i ett exon som delas av alternativa mRNA:er kommer att påverka alla alternativa proteiner som kodas av en given komplex transkriptionsenhet. Å andra sidan kommer mutationer i ett exon som finns i endast ett av de alternativa mRNA:erna att påverka endast det protein som kodas av det mRNA:et. Följaktligen är förhållandet mellan den molekylära definitionen av en gen och en genetisk komplementationsgrupp inte alltid okomplicerat för komplexa transkriptionsenheter. Den komplexa transkriptionsenhet som visas i figur 9-2a kodar till exempel för två proteiner som har samma N-terminala sekvens, som kodas av deras gemensamma 5′ exoner, och olika C-terminala sekvenser, som kodas av deras unika 3′ exoner.Mutation b påverkar proteinet som kodas av mRNA 1 och mutationc proteinet som kodas av mRNA 2. Mutationerna b och c kompletterar varandra i ett genetiskt kompletteringstest, även om de förekommer i samma gen, eftersom en kromosom med mutation b kan uttrycka ett normalt protein som kodas av det nedre mRNA:t, och en kromosom med mutation c kan uttrycka ett normalt protein som kodas av det övre mRNA:t. En kromosom med mutation a i ett exon som är gemensamt för båda mRNA:erna skulle dock inte komplettera vare sig mutation b eller c. Med andra ord skulle mutation a ingå i samma komplementationsgrupper som mutationerna b och c, även om b och c inte skulle ingå i samma komplementationsgrupp!