3. Ознайомтесь та проаналізуйте поняття активного сплайсингу.

Альтернативний сплайсинг регулюється чинниками клітинного середовища. Прикладом альтернативно сплайсингуємого гена є ген, який кодує або кальцитонін, пептид, включений в регуляцію кальцію, або один з нейрогормонів. Якщо процесинг незрілої мРНК здійснюється в нейронах, то первинний транскрипт перетвориться в мРНК, що кодує нейрогормон. А в клітинах щитовидної залози альтернативний сплайсинг того ж попередника призводить до утворення молекули мРНК, що кодує пептид кальцитонін. Таким чином, специфіка тканини регулює той кінцевий продукт, який синтезується на основі одного і того ж гена. Отже, клітинний фенотип, що виникає в результаті, не визначається однозначно кодом ДНК, а складається під впливом багатьох частин клітинного механізму. Так що формула "один ген – один білок" для багатоклітинних організмів виявилася невірною. Альтернативний сплайсинг призводить до збільшення різноманітності продуктів, які можуть бути закодовані в одному гені.

Регуляція експресії генів на різних етапах

Серед усіх органів тіла мозок займає перше місце по числу активних генів. За деякими оцінками, число різних молекул стабільної мРНК, продукованих в мозку і специфічних для цього органу, може бути близько 150 000 (Changeux J.P., 1997). Проте, незважаючи на таке різноманіття в мозку генів, кількість яка синтезується в клітині мРНК багатьох мозкоспецифічних генів відносно невелика, транскрипція цих генів здійснюється на низькому рівні. Для порівняння можна сказати, що в кришталику ока продукується всього біля 3000 різних мРНК, але кількість кожної з них досить велика, що говорить про високу інтенсивність транскрипції.

Цікаво оцінити чи використовує мозок, при такій високій кількості активних генів усю ДНК, наявну в хромосомах. Відомо, що в заплідненій яйцеклітині миші міститься 6x10^-6 мікрограмів ДНК. Якщо довільно порізати цей ланцюг на сегменти (відповідно до кодування білку молекулярною вагою 40 000), то вийде приблизно два мільйони таких сегментів. Максимальне число генів не може бути більше цього числа. Якщо врахувати наявність некодуючих послідовностей і великої кількості послідовностей, що повторюються, то структурні гени виявляться представлені лише невеликою частиною усієї ДНК. На сьогоднішній момент оцінки максимального числа структурних генів дуже приблизні і для миші складають від 20 000 до 150 000. Останнє число порівнянне з різноманітністю мРНК, виявленим в мозку.

Оцінити кількість генів, які експресуються в мозку і неактивні в інших тканинах організму, можна експериментально, створюючи тканиноспецифічні кДНКові бібліотеки. Перші роботи за оцінкою мозкоспецифічних генів були зроблені на щурах. Було показано, що з приблизно 100 000 генів, які складають увесь геном щура, близько 60000 експресують в клітинах мозку, причому близько половини цих генів транскриптуються тільки в мозку, а в інших тканинах ці гени "мовчать". Н. Жао із співробітниками провів аналіз кДНК-біблиотеки мозку людини. Виявилось, що з 2505 випадково вибраних рекомбінантних клонів бібліотеки близько половини мають мозкоспецифічну експресію. Якщо врахувати, що в результаті альтернативного сплайсингу кількість мозкоспецифічних транскриптів ще більше збільшується, то виходить, що майже кожен другий ген в геномі людини пов'язаний із забезпеченням функцій нервової системи.

Висновок: