Wyłączenie alleliczne, wykluczanie alleliczne – proces, w którym ulega ekspresji tylko jeden allel genu, podczas gdy drugi allel jest wyłączany. Zjawisko to odgrywa istotną rolę w rozwoju limfocytów B, gdzie umożliwia każdemu dojrzałemu limfocytowi B ekspresję tylko jednego typu immunoglobuliny. W rezultacie każdy limfocyt B rozpoznaje tylko jeden antygen. Ma to znaczenie, ponieważ współekspresja obu alleli w limfocytach B może prowadzić do autoimmunizacji i wytwarzania autoprzeciwciał.
Wykluczenie alleliczne może wynikać z różnych mechanizmów regulacyjnych. W jednym z nich jeden allel ulega wyłączeniu na poziomie transkrypcji, w efekcie czego transkrybowany i eksprymowany jest wyłącznie drugi allel; zjawisko to może być częściowo związane ze zmniejszeniem poziomu metylacji allelu ulegającego ekspresji. Innym mechanizmem są asynchroniczne procesy związane z dojrzewaniem przeciwciał: oba allele mogą być transkrybowane, lecz tylko jeden z nich prowadzi do powstania funkcjonalnego białka.
W limfocytach B Wyłączenie alleliczne obserwuje się najczęściej w genach kodujących receptory powierzchniowe komórek i zostało szeroko zbadane w komórkach układu odpornościowego, zwłaszcza w limfocytach B. Wykluczenie alleliczne genów łańcucha ciężkiego i łańcucha lekkiego immunoglobulin (Ig) w limfocytach B stanowi genetyczną podstawę obecności tylko jednego typu receptora antygenowego na danym limfocycie, co wyjaśnia zasadę „jedna komórka B – jedno przeciwciało”.
Modele Stochastyczne W modelu stochastycznym, mimo założenia wysokiej efektywności rearanżacji genów immunoglobulin, prawdopodobieństwo uzyskania funkcjonalnej rearanżacji drugiego allelu jest znacznie niższe niż prawdopodobieństwo powstania rearanżacji niefunkcjonalnej. W rezultacie jednoczesne powstanie więcej niż jednego funkcjonalnego allelu Ig w tej samej komórce B jest statystycznie bardzo rzadkie.
Rekombinacji asynchronicznej W modelach rekombinacji asynchronicznej proces ten jest regulowany przez czas aktywności genu aktywującego rekombinację (RAG) oraz przez dostępność poszczególnych alleli immunoglobulin (Ig) w strukturze chromatyny. Asynchroniczny model rekombinacji probabilistycznej () – model ten opiera się na mechanizmach regulujących dostępność chromatyny; ograniczona dostępność alleli immunoglobulin (Ig) wynikająca ze struktury chromatyny prowadzi do niskiej efektywności rekombinacji, w związku z czym prawdopodobieństwo rearanżacji biallelicznej jest znikome. Model asynchronicznej rekombinacji instrukcyjnej () – model ten zakłada różnicę w czasie replikacji alleli, w wyniku której allele są rearanżowane sekwencyjnie; drugi allel ulega rearanżacji jedynie wtedy, gdy pierwsza rearanżacja zakończyła się niepowodzeniem.
Hamowanie sprzężenia zwrotnego Model hamowania sprzężenia zwrotnego jest podobny do modelu rekombinacji asynchronicznej, lecz kładzie nacisk na mechanizmy utrzymujące asynchroniczność rearanżacji. Według tego modelu powstanie funkcjonalnego receptora powierzchniowego limfocytu B wywołuje kaskadę sygnałów hamujących dalszą rekombinację; w ich braku rearanżacja alleli postępuje. Klasyczny model sprzężenia zwrotnego znajduje potwierdzenie w obserwowanych współczynnikach rekombinacji.
W neuronach czuciowych Neurony czuciowe narządu przylemieszowego znajdują się w tym narządzie u podstawy przegrody nosowej i wyspecjalizowane są w wykrywaniu feromonów. Receptor V1R wykazuje wykluczenie alleliczne: ekspresja jednego genu V1R uruchamia ujemne sprzężenie zwrotne, które hamuje transkrypcję pozostałych genów V1R. W neuronach narządu przylemieszowego myszy egzogenna ekspresja sekwencji kodującej receptor węchowy z promotora V1R może zahamować transkrypcję endogennych genów V1R. Autorzy przedstawili również dane potwierdzające monoalleliczną ekspresję alleli V1rb2mv i V1rb2vg oraz monogeniczną ekspresję locus V1rb2.
Monoalleliczną ekspresję wykazano także w genach receptorów węchowych myszy. Cis-regulatorowy region DNA położony powyżej klastra genów receptorów węchowych kontroluje aktywację tego klastra, co prowadzi do monogenicznej ekspresji pojedynczego genu receptora węchowego. Zakłócenie lub delecja tego regionu powodowały ekspresję alternatywnego genu receptora. Na tej podstawie autorzy wysunęli hipotezę, że egzekwowanie zasady „jeden receptor na neuron” wymaga losowej aktywacji pojedynczego genu receptora węchowego oraz ujemnego sprzężenia zwrotnego ze strony jego produktu.
Badania Wewnątrzkomórkowa ekspresja GATA3 stanowi kluczowy element wykluczenia allelicznego receptora komórek T beta (TCRβ) u ssaków. Nadekspresja transgeniczna GATA3, prowadząca do 2,5–5-krotnego wzrostu poziomu ekspresji – częściowo wynikająca z przejścia transkrypcji GATA3 z monoallelicznej na bialleliczną – powodowała przede wszystkim rekombinację obu alleli TCRβ. Wewnątrzkomórkowa ekspresja GATA3 może prowadzić do podziału populacji niedojrzałych tymocytów typu dzikiego. Chociaż komórki niezależnie od poziomu ekspresji GATA3 wytwarzały funkcjonalne sekwencje TCRβ, w komórkach o niskiej ekspresji GATA3 obserwowano niemal wyłącznie rekombinację jednego locus TCRβ, natomiast w komórkach o wysokiej ekspresji GATA3 – rekombinację obu alleli.
Sekwencje sygnałowe rekombinacji Vβ (RSS) ograniczały rearanżację jednego z alleli w obrębie genów TCRβ. RSS zmniejszały prawdopodobieństwo rearanżacji segmentów Vβ i V31 w górnym regionie tego samego allelu, co sprzyjało monoallelicznemu złożeniu i ekspresji funkcjonalnych genów TCRβ. Jednak same RSS prawdopodobnie nie wystarczały do wywołania monogenicznej ekspresji TCRβ i mogły współdziałać z innymi mechanizmami epigenetycznymi. RSS uczestniczą w monogenicznym montażu i ekspresji genów TCRβ u ssaków i mogą także wpływać na procesy związane z innymi genami TCR. Cele RSS losowo ograniczają powstawanie dwóch funkcjonalnych rearanżacji, przyczyniając się do wykluczenia allelicznego TCRβ.
Przypisy
Kategoria:Genetyka