Το κιρκάδιο ρολόι – που έχει ως κύριο ρόλο του να κρατά τη λειτουργία του ανθρώπινου σώματος συντονισμένη με τον 24ωρο κύκλο φωτός-σκότους, δηλ. ο ενδογενής ταλαντωτής που ελέγχει τις φυσιολογικές αποκρίσεις μας στον κύκλο της ημέρας και της νύχτας – μπορεί να διαμορφωθεί με εναλλακτικό μάτισμα, αντί να στηρίζεται μόνο σε de novo ρυθμίσεις της μεταγραφής των πληροφοριών του DNA.
Μία από τις σπουδαίες ανατροπές στη γενετική ήταν όταν διαπιστώθηκε ότι τα γονίδια του ανθρώπου αποτελούνται από εσόνια και εξώνια. Κατά την έκφραση ενός γονιδίου παράγεται αρχικά το ετερογενές RNA (hnRNA). ΄Επειτα ακολουθεί το στάδιο της επεξεργασίας του RNA κατά το οποίο απομακρύνονται τα ιντρόνια (εσόνια) και συνενώνονται τα εξώνια μεταξύ τους, μια διαδικασία που ονομάζεται μάτισμα ή συναρμογή (splicing). Έτσι, ολοκληρώνεται η διαδικασία ωρίμανσης του hnRNA σε mRNA και το μόριο είναι πλέον έτοιμο να μεταφραστεί σε πρωτεΐνη (πολυπεπτίδιο ορθότερα). Το μάτισμα του RNA είναι μία πολύπλοκη διεργασία που γίνεται από τα συρραπτοσώματα ή σωμάτια συναρμογής (spliceosomes) που είναι συγκροτήματα πρωτεϊνών και μικρών μορίων RNA. Αυτός ο ενζυμικός μηχανισμός αναγνωρίζει τα σήματα στο νεοσυντιθέμενο RNA που καθορίζουν τις θέσεις ματίσματος.
΄Αρθρο στο περιοδικό Nature Reviews Genetics του Αυγούστου (που δημοσιεύθηκε online στις 24 Ιουλίου 2017) αναφέρει ότι για να εξασφαλιστεί η ταχεία απόκριση στο περιβαλλοντικό στρες, το κιρκάδιο ρολόι – που έχει ως κύριο ρόλο του να κρατά τη λειτουργία του ανθρώπινου σώματος συντονισμένη με τον 24ωρο κύκλο φωτός-σκότους, δηλ. ο ενδογενής ταλαντωτής που ελέγχει τις φυσιολογικές αποκρίσεις μας στον κύκλο της ημέρας και της νύχτας – μπορεί να διαμορφωθεί με μετα-μεταγραφικούς μηχανισμούς, όπως εναλλακτικό μάτισμα, αντί να στηρίζεται μόνο σε de novo μεταγραφικές αλλαγές. Το άρθρο αναφέρεται σε νέα μελέτη στο περιοδικό Molecular Cell με τίτλο «Single-Cell Alternative Splicing Analysis With Expedition Reveals Splicing Dynamics During Neuron Differentiation» που αποκαλύπτει ότι το εναλλακτικό μάτισμα δημιουργεί ποικιλομορφία ισομορφών για κυτταρική ταυτότητα και ομοιοστασία σε πολυκύτταρους οργανισμούς. Εφαρμόζοντας πειράματα σε πολυδύναμα βλαστοκύτταρα που υφίστανται νευρωνική διαφοροποίηση, ανακαλύφθηκε ότι έως και 20% των εξωνίων του εναλλακτικού ματίσματος παρουσιάζουν διτροπική συμπεριφορά (κατανομή). Τα διτροπικά εξόνια πλαισιώνουν πιο συντηρητικές ακολουθίες ιντρονίων που διαθέτουν διαφορετικά ομόπλευρα ρυθμιστικά μοτίβα, και συνιστούν ένα μεγάλο μέρος του ειδικού τύπου κυτταρικού ματίσματος, είναι ιδιαίτερα δυναμικές κατά τη διάρκεια κυτταρικών διαφοροποιήσεων, διατηρούν το πλαίσιο ανάγνωσης και αποκαλύπτουν την περιπλοκότητα των κυτταρικών καταστάσεων που αόρατες στην συμβατική ανάλυση γονιδιακής έκφρασης. Με απλά λόγια, αποτελούν έναν θερμοστάτη της έκφρασης των γονιδίων μας. Για μια ακόμη φορά διαπιστώνεται το πόσα λίγα έχουμε κατανόηση της ρύθμισης της έκφρασης των γονιδίων.
του Κωνσταντίνου Τριανταφυλλίδη, καθηγητή Γενετικής ΑΠΘ