選択的スプライシング
アイソフォーム間の機能的差異はそれらの発現パターンにも反映されており、機械学習によるアプローチによる予測も行われている。また、進化の過程で選択的スプライシングは多細胞性よりも先に出現しており、この機構が多細胞生物の発達を補助するために採用されたものである可能性が示唆されている。
ヒトゲノムプロジェクトや他のゲノムシーケンシングに基づいた研究によって、ヒトの遺伝子の数は線虫 Caenorhabditis elegans よりも30%多いだけであり、キイロショウジョウバエ Drosophila melanogaster のわずか2倍である。この発見はヒト、より一般的に脊椎動物でみられる複雑性は、無脊椎動物よりもヒトで選択的スプライシングが高率で起こるためではないか、という思索をもたらした。しかし、ヒト、マウス、ラット、ウシ、ハエ(D. melanogaster)、線虫(C. elegans)、そしてシロイヌナズナ由来のそれぞれ100,000のESTサンプルを用いた研究では、ヒトと他の動物との間で選択的スプライシングを受ける遺伝子の頻度に大きな差は見られなかった。一方別の研究では、これらの結果は生物種によって利用可能なESTの数が異なることによるアーティファクトであるとされた。各生物種からランダムに選ばれた遺伝子で選択的スプライシングを比較した際には、脊椎動物では無脊椎動物よりも高率で選択的スプライシングが起こっていると著者らは結論付けている。
選択的スプライシングは5種類の基本的な形式が一般的に知られている。
エクソンスキッピング(exon skipping)またはカセットエクソン(cassette exon): エクソンは一時転写産物から除去されたり、保持されたままだったりする。哺乳類のmRNA前駆体では最も一般的な様式である。
相互排他的エクソン(mutually exclusive exons): 2つのエクソンのうちどちらかがmRNAに保持されるが、両方保持されることはない。
選択的5'供与部位(alternative 5' donor sites): 選択的な5'スプライスジャンクション(供与部位)が利用され、上流のエクソンの3'側の境界が変化する。
選択的3'受容部位(alternative 3' acceptor sites): 選択的な3'スプライスジャンクション(受容部位)が利用され、下流のエクソンの5'側の境界が変化する。
イントロン保持(intron retention): ある配列がイントロンとして除去されるか、そのまま保持されるかする。保持される配列がイントロンと隣接していないという点で、エクソンスキッピングとは区別される。保持されたイントロンがコーディング領域内であれば、隣接するエクソンと同じ読み枠でアミノ酸をコードしなければならない。
キイロショウジョウバエD. melanogasterのdsx(英語版)遺伝子は、6つのエクソンを含んでいる。オスでは、エクソン1、2、3、5、6が連結されてmRNAを形成し、オスの発生に必要な転写調節タンパク質をコードする。メスでは、エクソン1、2、3、4が連結され、エクソン4のポリアデニル化シグナルがその地点でのmRNAの切断を引き起こす。その結果生じたmRNAはメスの発生に必要な転写調節タンパク質をコードする。
これはエクソンスキッピングの例である。エクソン4の上流のイントロンは、コンセンサス配列とあまり一致しないポリピリミジントラクトを持つため、U2AFタンパク質はスプライシング活性化因子の補助がなければほとんど結合しない。そのため、この3'スプライス受容部位はオスでは利用されない。メスではスプライシング活性化因子Transformer(Tra)が産生されている(下を参照)。SRタンパク質Tra2は両性で産生されており、エクソン4のESEに結合する。Tra存在下では、TraはTra2へ結合し、他のSRタンパク質とともに弱いポリピリミジントラクトへのU2AFタンパク質の結合を補助する複合体を形成する。その結果U2が分枝点にリクルートされ、エクソン4がmRNAへ組み込まれる。