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Transkription bei Eukaryonten

Genregulation durch alternatives RNA-Spleißen

Definition
Alternatives RNA-Spleißen bedeutet, dass die mRNA eines Gens gewebsspezifisch auf verschiedene Art und Weise prozessiert werden und so zu unterschiedlichen Proteinen führen kann.

Dieser Prozess wurde in Säugern und auch anderen Eukaryonten beschrieben. Beispiele hierfür sind Gene, die die Geschlechtsdetermination bei Drosophila melanogaster regulieren, verschiedene Muskelproteine der Säuger codieren oder die Immunglobulin-Gene (schwere Ketten) in B-Zellen. Das alternative Spleißen erlaubt eine genaue Abstimmung der Synthese bestimmter Proteine in spezialisierten Zellen (wie eben Muskelzellen oder B-Lymphocyten). Alternatives Spleißen kann am 5'-Ende, am 3'-Ende oder an beiden Enden der mRNA erfolgen.

Beispiel Drosophila

Die Taufliege Drosophila melanogaster hat ein so genanntes springendes DNA-Element (ein Transposon, das P-Element), das eine Transposase codiert. Dieses Enzym ermöglicht, dass sich das transponierbare Element im Genom zu verschiedenen Stellen bewegen kann. Interessanterweise passiert die Transposition des P-Elements nur in Keimbahnzellen und nicht in den somatischen Zellen der Fliege! Die die Transposase codierende DNA-Sequenz ist durch drei Introns unterbrochen, die aus der mRNA entfernt werden müssen. Während in somatischen Zellen nur die ersten beiden Introns entfernt werden (und damit kein funktionsfähiges Enzym entstehen kann), werden in den Keimbahnzellen alle drei Introns korrekt herausgeschnitten.

Beipiel Immunglobuline

Bei der Immunglobulin-Synthese werden in der frühen Immunantwort andere Polyadenylierungsstellen genutzt als in späteren Phasen. Die Antikörper-produzierende B-Zelle synthetisiert zunächst membrangebundene Antikörper, deren Interaktion mit dem Antigen die Proliferation der B-Zelle stimuliert. Die nun gebildeten B-Zellen (Plasmazellen) produzieren dann die lösliche Variante des Antikörpers, der im Körper zirkulieren und andere Immunzellen stimulieren kann. Der Wechsel von der membrangebundenen zur löslichen Form des Antikörpers wird durch die Verwendung verschiedener Spleiß-Stellen ermöglicht: Die mRNA der membrangebundenen Antikörper besitzt im 3'-Bereich zwei Exons mehr.

Abb.1
mRNA-Spleißen bei Immunglobulinen

Spleißen der schweren Ketten der Immunglobuline zu verschiedenen Zeiten der B-Zell-Entwicklung: Die beiden unterschiedlichen mRNA-Transkripte ergeben sich durch die alternative Verwendung der Polyadenylierungsstellen. IG = Immunglobulin

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