Алелно исклучување

Алелното исклучување е процес со кој се изразува само еден алел од генот додека другиот алел се замолчува. Овој феномен бил најзабележителен по тоа што играл улога во развојот на Б-лимфоцитите, каде што алелното исклучување овозможувало секој зрел Б-лимфоцит да изрази само еден тип на имуноглобулин. Ова последователно резултирало со тоа што секој Б-лимфоцит можел да препознаел само еден антиген. Ова било значајно бидејќи ко-изразот на двата алели во Б-лимфоцитите бил поврзан со автоимунитет и производството на автоантитела.
Многу регулаторни процеси може да доведат до алелно исклучување. Во еден пример, еден алел на генот можел да стане транскрипциски тивок, што резултирало со транскрипција и изразување само на другиот алел. Ова можело делумно да биде предизвикано од намалена метилација на изразениот алел. Спротивно на тоа, алелното исклучување можело да се регулира и преку асинхроно алелно преуредување. Во овој случај, двата алели се транскрибирале, но само еден станувал функционален протеин.
1 Во Б-лимфоцитите
Алелното исклучување било забележано најчесто во гените за рецепторите на клеточната површина и било опширно проучувано во имуните клетки како што биле Б-лимфоцитите. Алелното исклучување на имуноглобулинските (Ig) гените од тежок ланец и лесен синџир во Б-клетките ја формирале генетската основа за присуството на само еден тип на антигенски рецептор на даден Б-лимфоцит, што било централно во објаснувањето на „една Б клетка - едно антитело „правило. Променливиот домен на Б-клеточниот антиген рецептор бил кодиран од сегментите на генот V, (D) и J, чија рекомбинација довела до исклучување на алели на генот Ig. Рекомбинацијата V(D)J се случувала непрецизно, така што додека се изразувале транскриптите од двата алела, само еден можело да доведе до функционален површински антиген рецептор. Ако не се случело успешно преуредување на ниту еден хромозом, клетката умирала.
1.1 Модели
1.1.1 Стохастички
Во стохастичкиот модел, додека Ig преуредувањето се предлага дека е многу ефикасно, веројатноста за функционално алелно преуредување се претпоставувало дека била многу мала во споредба со веројатноста за нефункционално преуредување. Како резултат на тоа, успешна рекомбинација на повеќе од еден функционален Ig алел во една Б клетка статистички се случува многу ретко.
1.1.2 Асинхрона рекомбинација
Во моделите на асинхрони рекомбинации, процесот на рекомбинација се контролирал со тајминг на рекомбиназа на генот за активирање на рекомбинацијата (RAG) и пристапност на секој алел Ig во структурата на хроматин.# Модел на асинхрони веројатност за рекомбинација: Овој веројатен модел се потпирал на механизмите кои ја контролирале пристапноста на хроматин. Ограничената достапност на Ig-алелите поради структурата на хроматин довела до ниска ефикасност на рекомбинација затоа, веројатноста за биалелно преуредување била занемарлива.# Модел на асинхрона инструктивна рекомбинација: Инструктивниот модел се засновал на разликата во времето на репликација на алели, каде што алелите биле подложени на рекомбинација последователно. Во овој модел вториот алел се подложувал на преуредување само ако првото преуредување било неуспешно.
1.1.3 Класична инхибиција на повратни информации
Моделот за инхибиција на повратни информации бил сличен на режимот на асинхрона рекомбинација, но ги нагласувал механизмите кои ја одржувале асинхронијата на преуредување. Овој модел сугерирал дека рекомбинацијата што довела до функционален рецептор на површината на Б клетките ќе предизвика серија сигнали кои ја потиснувале понатамошната рекомбинација. Без овие сигнали, алелното преуредување ќе продолжело. Класичниот модел на повратни информации бил емпириски потврден со набљудуваните стапки на рекомбинација.
2 Во гените на лесниот синџир Igκ и Igλ
Алелното исклучување на гените на лесниот ланец Igκ и Igλ било процес кој бил контролиран со моноалелно започнување на V(D)J рекомбинација. Додека било малку познато за механизмот што водел до алелно исклучување на гените Igλ, локусот Igκ генерално се инактивирал со бришење на егзонот Cκ посредувано од RAG. Чекорот на рекомбинација V(D)J бил случаен и неспецифичен процес кој се јавувал еден по еден алел каде што сегментите V, (D) и J се преуредувале за да ја кодирале променливата област, што резултирало со дел од функционални гени со продуктивен V(D)J регион. Алелното исклучување потоа се спроведувало преку инхибиција на повратни информации каде што функционалниот Ig ген го инхибирал V(D)J преуредувањето на вториот алел. Додека овој механизам за повратни информации главно се постигнувал преку инхибиција на сопоставувањето на V и DJ сегментите, намалувањето на регулацијата на транскрипцијата и потиснувањето на пристапноста на RAG исто така играло улога.
3 Во сензорни неврони
Вомероназалните сензорни неврони се наоѓале во вомероназалниот орган на основата на носната преграда и нивната специјалност била детекција на феромон. Вомероназален рецептор, V1R, покажал алелно исклучување. Кога се изразувал ген на рецепторот V1R, рецепторот за мирис давал негативна повратна информација што ја спречувала транскрипцијата на други гени на рецепторот V1R. Кај глувците вомероназални сензорни неврони, егзогената транскрипција на секвенцата за кодирање на миризливи рецептори од промотер V1R можела да спречи транскрипција на ендогени V1R гени. Тие, исто добиле податоци кои ја поддржувале моноалелната експресија на алелите ''V1rb2 <sup>mv</sup>'' и ''V1rb2 <sup>vg</sup>'' и моногенската експресија на локусот ''V1rb2''.
Моноалелната експресија била пронајдена и кај гените за миризливи рецептори на глувците во миризливите сензорни неврони. Регионот на ДНК со дејство на цис го контролирал активирањето на генскиот кластер на мирисни рецептори и резултирал со моногена експресија на еден ген за мирисни рецептори. Нарушувањето или бришењето на изразениот кодирање регион резултирало со изразување на втор ген за миризливи рецептори. Врз основа на ова, тие претпоставиле дека за да се спровело „правилото еден рецептор-еден неврон“ (Serizawa et al, 2003), било неопходно случајно активирање на еден ген за миризливи рецептори и негативни повратни информации од изразениот генски производ.
4 Неодамнешно истражување
Интрацелуларната GATA3 експресија била клучна компонента на алелното исклучување на рецепторот на Т-клетките бета (TCR𝛽) во клетките на цицачите. GATA3 трансгенската прекумерна експресија со зголемување од 2,5 до 5 пати делумно поради ''Gata3'' транскрипциската активација од моноалелна во биалелна примарно резултирала со рекомбинирање на двата алели на TCR𝛽. Интрацелуларната GATA3 експресија можела да ги подели популациите на незрели тимоцити од див тип. Иако клетките без оглед на нивото на изразување GATA3 дале функционални TCR𝛽 секвенци, имало речиси единствена рекомбинација на еден ''Tcrb'' локус во слабо изразените GATA3 клетки и постојана рекомбинација на двата алели во високо изразените GATA3 клетки.
V𝛽 Рекомбинираните сигнални секвенци (RSS) со слаби квалитети ја потиснале експресијата на еден алел на два TCR𝛽 гени. Овие неквалитетни V𝛽 RSS ги намалиле шансите за возводно V𝛽 и V31 рекомбинација на истиот алел, што пак овозможило моноалелно склопување и изразување на функционалните TCR𝛽 гени. Сепак, неквалитетните V𝛽 RSS веројатно немало да резултирале само со моногена TCR𝛽 експресија и можеби вклучувале други епигенетски процеси. RSS бил вклучен во моногенското склопување и изразување на TCR𝛽 гени на цицачите и можело да биде вклучено и во други гени поврзани со TCR на цицачите. Нискоквалитетните цели на V𝛽 рекомбиназа случајно го ограничувале производството на две функционални преуредувања што наметнувало TCR𝛽 алелно исклучување.