Lo splicing alternativo

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16 Maggio 2011

Salve a tutti, dopo aver letto l’interessantissimo articolo di @clostridium sul DNA Spazzatura, mi è stato consigliato dall’autore stesso del suddetto articolo di scriverne uno sullo splicing alternativo, uno dei fenomeni che più mi affascina perché è tanto semplice quanto geniale.

Per inquadrare meglio l’argomento è necessario spiegare che una rilevante parte del DNA non codificante è contenuto in particolari sequenze definite introni (proprio perché si trovano in mezzo alla sequenza codificante) le quali vengono rimosse durante il processo di maturazione del DNA con un processo definito appunto splicing.

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È inoltre necessario precisare che il codice genetico con cui è scritto il DNA è composto da 4 basi azotate (Adenina, Guanina, Timina e Citosina) le quali vengono lette a triplette, ossia tre alla volta, generando quindi un preciso frame di lettura del codice. Ad ogni tripletta corrisponde uno e un solo amminoacido, che verrà collocato nella giusta posizione al momento della sintesi proteica sul ribosoma.

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È qui che entra in gioco lo splicing alternativo, il cui funzionamento si basa sulla possibilità di rimuovere sequenze diverse o di diversa lunghezza dallo stesso tratto di DNA, creando così la possibilità di ottenere diversi prodotti proteici dallo stesso gene.

Consideriamo ad esempio la seguente sequenza di DNA non ancora maturo (in cui indichiamo solo le basi azotate con le relative lettere di riferimento e scritto già con il corretto frame di lettura delle triplette): ATA – CAG – ATG -ACC – TGC – TTA e immaginiamo che durante il processo di maturazione venga excisa la regione dalla quarta alla nona base, ottenendo così il seguente DNA maturo: ATA – ACC – TGC – TTA.

Se per esempio durante il processo di maturazione fosse stata eliminata solo la regione dalla quarta alla sesta base azotata, avremmo ottenuto una sequenza con una tripletta in più, quindi un prodotto proteico con un amminoacido in più! Ovviamente le sequenze che vengono rimosse durante il processo di maturazione sono molto più lunghe, ma anche un solo amminoacido può essere rilevante: ad esempio poteva essere quell’amminoacido che conferiva un particolare ripiegamento (uno “snodo”) alla struttura tridimensionale della proteina, alterandone così la funzionalità.

Nella maggior parte dei casi però vengono semplicemente excisi introni con combinazioni diverse, in modo tale da ottenere proteine diverse, ma con una base comune (ad esempio la proteina compie la stessa funzione, ma in base allo splicing ha recettori diversi e/o agisce su target differenti).

Ma non finisce qui: se venisse excisa una sequenza formata da un numero di basi che non è multiplo di 3, accade una cosa non molto simpatica, ossia viene alterato il frame di lettura. Immaginando di rimuovere 2 basi alla nostra sequenza, precisamente la quarta e la quinta, il prodotto sarà il seguente: ATA – GAT – GAC – CTG – CTT – A… Questo in realtà è un bel problema, perché solitamente l’alterazione del frame di lettura genera un prodotto non funzionale, ma questa non è una regola che vale sempre. L’alterazione del frame di lettura è infatti molto spesso correlata ad alcuni tipi di mutazioni (dette mutazioni puntiformi) e ricordiamo che le mutazioni stanno alla base della moderna teoria dell’evoluzione.

Si stima che circa il 60% dei geni del genoma umano subisca il processo di splicing alternativo, e l’uso di questa via è altamente regolato da un gruppo di proteine di cui non si conosce ancora esattamente il ruolo molecolare e la funzione.

Concludendo, possiamo ribadire il concetto che se la biosintesi e il mantenimento di questo DNA non codificante ha un certo biocosto, è vero anche che il vantaggio evolutivo che ne consegue lo ripaga pienamente. D’altra parte è il risultato di un processo accuratissimo di selezione, che dura ormai di diversi milioni di anni.

Mi permetto di spendere due parole su di me: sono serch e frequento la Lega da un annetto circa. Questo è il mio primo articolo, spero vi possa interessare e non sia troppo pesante da leggere. Sono stato promosso autore di recente, per gentile intercessione di clostridium, il quale mi ha consigliato di scrivere il seguente articolo, e che ringrazio davvero molto.

Fonti: Studi, conoscenze personali e alcuni appunti di Biologia Molecolare.

Link: ovviamente wikipedia fornisce una spiegazione ancora più dettagliata dell’argomento.

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lunedì 16 maggio 2011 - 19:41
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