Miejsce wiązania rybosomu - Ribosome-binding site

Miejsce wiązania rybosomu , lub miejsce wiązania rybosomu ( RBS ), jest sekwencją nukleotydów powyżej kodonu start wystąpienia mRNA transkrypt, który jest odpowiedzialny za rekrutację z rybosomu podczas inicjacji translacji . Przeważnie RBS odnosi się do sekwencji bakteryjnych, chociaż wewnętrzne miejsca wejścia rybosomu (IRES) opisano w mRNA komórek eukariotycznych lub wirusów, które infekują eukarioty . Rekrutacja rybosomów u eukariotów odbywa się na ogół za pośrednictwem czapeczki 5 ' obecnej na eukariotycznych mRNA.

Prokariota

RBS u prokariontów jest regionem powyżej kodonu start. Ten region mRNA ma konsensusową sekwencję 5'-AGGAGG-3 ', zwaną także sekwencją Shine-Dalgarno (SD). Sekwencja komplementarna (CCUCCU), zwana anty-Shine-Dalgarno (ASD), jest zawarta na końcu 3 'regionu 16S mniejszej (30S) podjednostki rybosomu. Po napotkaniu sekwencji Shine-Dalgarno ASD rybosomu paruje z nią zasady , po czym inicjowana jest translacja.

Odmiany sekwencji 5'-AGGAGG-3 'stwierdzono u archeonów jako wysoce konserwatywne regiony 5'-GGTG-3', 5 par zasad powyżej miejsca startu. Dodatkowo, w niektórych bakteryjnych regionach inicjacji, takich jak rpsA w E. coli, brakuje całkowicie identyfikowalnych sekwencji SD.

Wpływ na wskaźnik inicjacji tłumaczenia

Rybosomy prokariotyczne rozpoczynają translację transkryptu mRNA, podczas gdy DNA jest nadal transkrybowany. Zatem translacja i transkrypcja są procesami równoległymi. Bakteryjne mRNA są zwykle policistronowe i zawierają wiele miejsc wiązania rybosomów. Inicjacja translacji jest najbardziej regulowanym etapem syntezy białek u prokariotów.

Tempo tłumaczenia zależy od dwóch czynników:

  • szybkość, z jaką rybosom jest rekrutowany do RBS
  • szybkość, z jaką zrekrutowany rybosom jest w stanie zainicjować translację (tj. wydajność inicjacji translacji)

Sekwencja RBS wpływa na oba te czynniki.

Czynniki wpływające na tempo rekrutacji rybosomów

Rybosomalne białko S1 wiąże się z sekwencjami adeniny powyżej RBS. Zwiększenie stężenia adeniny przed RBS zwiększy tempo rekrutacji rybosomów.

Czynniki wpływające na efektywność inicjacji tłumaczenia

Poziom komplementarności sekwencji SD mRNA z rybosomalnym ASD w znacznym stopniu wpływa na skuteczność inicjacji translacji. Bogatsza komplementarność skutkuje wyższą wydajnością inicjacji. Warto zauważyć, że trwa to tylko do pewnego momentu - wiadomo, że zbyt bogata komplementarność paradoksalnie zmniejsza szybkość translacji, ponieważ rybosom jest wtedy zbyt mocno związany, aby przejść w dół.

Optymalna odległość między RBS a kodonem start jest zmienna - zależy od części sekwencji SD zakodowanej w rzeczywistym RBS i jej odległości od miejsca startu konsensusowej sekwencji SD. Optymalne odstępy zwiększają szybkość inicjacji translacji po związaniu rybosomu. Stwierdzono również, że skład nukleotydów w samym regionie odstępnika wpływa na szybkość inicjacji translacji w jednym badaniu.

Białka szoku cieplnego

Struktury drugorzędowe utworzone przez RBS mogą wpływać na wydajność translacyjną mRNA, ogólnie hamując translację. Te struktury drugorzędowe są tworzone przez wiązania H par zasad mRNA i są wrażliwe na temperaturę. W wyższej niż zwykle temperaturze (~ 42 ° C) drugorzędowa struktura RBS białek szoku cieplnego ulega zniszczeniu, umożliwiając rybosomom związanie się i zainicjowanie translacji. Mechanizm ten pozwala komórce szybko reagować na wzrost temperatury.

Eukarionty

Czapka 5 '

Rekrutacja rybosomów u eukariotów ma miejsce, gdy czynniki inicjacji eukariontów elF4F i białko wiążące poli (A) (PABP) rozpoznają mRNA z czapeczką 5 ' i rekrutują kompleks rybosomu 43S w tym miejscu.

Inicjacja translacji następuje po rekrutacji rybosomu, w kodonie start (podkreślonym) znalezionym w sekwencji konsensusowej Kozaka ACC AUG G. Ponieważ sama sekwencja Kozaka nie bierze udziału w rekrutacji rybosomu, nie jest uważana za miejsce wiązania rybosomu.

Wewnętrzne miejsce wejścia rybosomu (IRES)

Wiadomo, że eukariotyczne rybosomy wiążą się z transkryptami w mechanizmie odmiennym od mechanizmu obejmującego czapkę 5 ', w sekwencji zwanej wewnętrznym miejscem wejścia rybosomu . Proces ten nie jest zależny od pełnego zestawu czynników inicjujących translację (chociaż zależy to od konkretnego IRES) i jest powszechnie spotykany w translacji wirusowego mRNA.

Adnotacja genu

Identyfikacja RBS jest wykorzystywana do określenia miejsca rozpoczęcia translacji w niezanotowanej sekwencji. Nazywa się to przewidywaniem końca N. Jest to szczególnie przydatne, gdy wiele kodonów start znajduje się wokół potencjalnego miejsca startu sekwencji kodującej białko.

Identyfikacja RBS jest szczególnie trudna, ponieważ mają one tendencję do silnej degeneracji. Jednym ze sposobów identyfikacji RBS w E. coli jest użycie sieci neuronowych . Innym podejściem jest użycie metody próbkowania Gibbsa .

Historia

Sekwencja Shine-Dalgarno prokariotycznego RBS została odkryta przez Johna Shine'a i Lynne Dalgarno w 1975 roku. Sekwencja konsensusowa Kozaka została po raz pierwszy zidentyfikowana przez Marilyn Kozak w 1984 roku, kiedy była na Wydziale Nauk Biologicznych Uniwersytetu w Pittsburghu .

Zobacz też

Bibliografia