Gambaran Umum

Penyambungan alternatif adalah mekanisme fundamental di mana satu gen dapat menghasilkan beberapa isoform mRNA, yang secara signifikan memperluas kapasitas pengkodean genom. Hampir 95% gen multi-ekson manusia mengalami penyambungan alternatif, menghasilkan produk protein yang berbeda yang dapat memiliki fungsi yang berbeda, bahkan berlawanan. Pilihan ekson mana yang disertakan atau dikecualikan diatur secara ketat dan spesifik jaringan. Analisis penyambungan alternatif bertujuan untuk mengidentifikasi dan mengkuantifikasi perbedaan tingkat isoform ini di berbagai kondisi, tahap perkembangan, atau keadaan penyakit, mengungkap lapisan regulasi gen tambahan di luar perubahan ekspresi sederhana.

Metode

Deteksi peristiwa penyambungan alternatif dari data RNA-seq memerlukan pendekatan komputasional khusus. Alat kuantifikasi isoform (seperti Salmon, Kallisto, atau RSEM) memperkirakan kelimpahan setiap isoform transkrip yang diketahui. Alat berbasis peristiwa (rMATS, MAJIQ, atau SUPPA2) mengklasifikasikan peristiwa penyambungan ke dalam kategori: pelompatan ekson kaset, ekson yang saling eksklusif, situs sambungan 5’ atau 3’ alternatif, dan retensi intron. Alat-alat ini menggunakan matriks hitungan dari bacaan yang memetakan ke sambungan versus ekson dan menguji perbedaan signifikan menggunakan model statistik berpasangan. Deteksi sambungan de novo (oleh StringTie atau Cufflinks) merakit transkrip tanpa anotasi untuk menemukan isoform baru. Visualisasi perbedaan penyambungan dengan plot sashimi (dari MISO atau IGV) membantu menafsirkan pola yang kompleks.

Aplikasi

Disregulasi penyambungan alternatif adalah ciri khas banyak penyakit. Dalam kanker, faktor penyambungan sering bermutasi, menghasilkan isoform spesifik tumor yang mendorong proliferasi dan metastasis. Gangguan neurologis seperti atrofi otot spinal dan demensia frontotemporal disebabkan langsung oleh cacat penyambungan. Memahami pola penyambungan membantu interpretasi RNA structure and types dan dibangun di atas konsep dari transcription and RNA processing. Analisis penyambungan juga bersinggungan dengan gene regulation and epigenetics, karena status kromatin memengaruhi pemilihan situs sambungan kotranskripsi, dan umpan balik penyambungan dapat mengatur elongasi transkripsi.