Transkriptvariantenvorkommen

Transkriptvariantenvorkommen bezeichnet das gleichzeitige oder situationsabhängige Auftreten mehrerer Transkriptvarianten eines einzelnen Gens. Transkriptvarianten entstehen meist durch alternative Verarbeitung der Transkripte, insbesondere durch alternatives Spleißen, die Nutzung unterschiedlicher Promotoren oder Polyadenylationsstellen und in geringerem Umfang durch RNA-Editing. Die Varianten können zu unterschiedlichen Proteinisoformen führen oder nicht-kodierende Transkripte erzeugen, wodurch sich die Genfunktion erweitern kann.

Zu den Mechanismen zählen alternatives Spleißen (Ausschluss oder Intronretention), Nutzung alternativer 5'- bzw. 3'-Splice-Sites sowie alternative Promoter- und Polyadenulationsnutzung. In einigen Fällen trägt auch RNA-Editing zur Variation bei. Die resultierenden Transkriptvarianten unterscheiden sich vor allem in ihrem Exonaufbau, in UTR-Regionen oder in der Kodierung, was Auswirkungen auf Proteinstruktur, Stabilität und Lokalisierung haben kann.

Die Erkennung erfolgt durch Hochdurchsatz-RNA-Sequenzierung (RNA-Seq), lange Leseweiten-Sequenzierung (Iso-Seq, PacBio/ONT), oder Transkript-Assemblierung. Die Quantifizierung der einzelnen Isoformen ist herausfordernd; gängige Kennzahlen umfassen TPM oder FPKM, oft auf Isoformen-Level. Die Annotation von Transkriptvarianten erfolgt in Datenbanken wie Ensembl, GENCODE und RefSeq.

Das Vorkommen von Transkriptvarianten trägt zur funktionellen Diversität des Proteoms bei und ermöglicht Gewebe- und Entwicklungsphasenspezifische Regulation. Abweichungen im Transkriptvariantenvorkommen werden mit Krankheiten assoziiert, beispielsweise durch veränderte Proteinprodukte oder veränderte Regulation von Genen. In der Forschung ist die präzise Bestimmung der isoform-spezifischen Funktionen oft entscheidend.

Zu den Herausforderungen gehören Artefakte aus Sequenzierungs- oder Assemblierungsprozessen, geringe Ausdrucksniveaus für manche Isoformen und unklare funktionelle Relevanz. Die Interpretation erfordert integrative Ansätze aus Genomik, Transkriptomik und Proteomik.