рРНК: Роль в инициации трансляции
Концепция об участии 3'- конца РНК малой субъединицы бактериальных рибосом в инициации трансляции стала общепринятой к началу 80-х годов ( Steitz, 1979 ).
Наиболее очевидной универсальной структурной чертой рибосомо-связывающих районов прокариотических мРНК является существование полипуриновой нуклеотидной последовательности Шайна-Дальгарно , отстоящей от инициирующего кодона на несколько (3-10) нуклеотидов к 5'-концу, т.е. предшествующей инициирующему кодону. Эта последовательность в большей или меньшей степени комплементарна 3'-концевому участку рибосомной 16S РНК , богатому пиримидиновыми нуклеотидными остатками (5'-GAUCACCUCCUUA-3' в E.coli). Комплементарными могут быть от 3 до 9 остатков (обычно около 4-5). Последовательность CCUCC 3'-концевого участка 16S РНК E.coli оказывается наиболее часто комплементарной (хотя, как правило, частично) полипуриновой прединициирующей последовательности мРНК. Считается, что комплементарное спаривание 3'-концевого участка 16S РНК с прединициирующим полипуриновым блоком мРНК непосредственно участвует в ассоциации свободной рибосомной 30S субчастицы с матричным полинуклеотидом ( Спирин, 1986 ).
Было детально изучено влияние взаимодействия последовательности Шайна-Дальгарно в матричной РНК с комплементарной ей последовательностью в 16S рРНК на эффективность трансляции у прокариот ( Shine and Dalgarno, 1974 ; Jacob et al., 1987 ; Hui and deBoer, 1987 ). Важный вклад последовательности Шайна-Дальгарно и комплементарных взаимодействий в этом районе в эффективную ассоциациию рибосомных частиц с матрицей был продемонстрирован при изучении экспрессии гена B-галактозидазы ( Tai Min et al., 1988 ). Необходимо отметить, однако, что инициация трансляции свободными рибосомами в какой-то мере возможна, по-видимому, также и на матрицах без последовательности Шайна-Дальгарно. В частности, если рибосома читает полицистронную мРНК и после терминации предыдущего цистрона не сходит с матрицы, то для новой инициации на следующем цистроне она, по-видимому, не требует последовательности Шайна-Дальгарно.
Для эффективной инициции трансляции важны не только последовательность Шайна-Дальгарно и инициаторный кодон , но и расстояние между ними ( Steitz and Jakes, 1975 ). Ранее отмечалось, что дополнительные последовательности, окружающие инициаторный кодон, должны также участвовать в инициации трансляции ( Sherer et al., 1980 ; Gold et al., 1981 , Gold et al., 1984 ; Kastelein , et al., 1983 , Gren, 1984 ).
При составлении консенсуса для подборки из 74 сайтов прикрепления рибосомы у E.coli был использован следующий прием ( Sherer et al., 1980 ). Последовательности сравнивались попарно, рассматривались пары одинаковых тринуклеотидов по одному на каждой последовательности. Если они находились в одинаковом положении, то каждому основанию тринуклеотида присваивался (точнее, добавлялся) вес 1, если тринуклеотиды находились на расстоянии +1 и +2, то это оценивалось соответственно в 1/3 и 1/5. Далее в каждой позиции для каждого нуклеотида веса суммировались по всем последовательностям, и в каждой позиции оставлялся нуклеотид с наибольшим весом. Авторы предложили следующий консенсус: uunuuaaaaawWAWGRAGGWwawuAUGaa/cwa/c (большими буквами выделены последовательность Шайна-Дальгарно и инициаторный кодон). Эти данные подтверждаются результатами статистического анализа, проведенный Шнейдером с соавторами, показавших, что трансляционные инициаторные домены, области выше и ниже стартового AUG кодона (от -20 до +15), являются неслучайными ( Schneider et al., 1986 ).
Другим подходом является исследование структурных свойств регионов, примыкающих к инициаторному кодону. Ранее была показана относительная AU-обогащенность начала кодирующего района (за счет выбора соответствующих синонимичных кодонов), что по мнению авторов, ведет к низкой термодинамической стабильности этих участков мРНК ( Rodier et al., 1982 ). При сравнении возможных вторичных структур областей вокруг старта трансляции и внутренних кодирующих областей, а также различным образом рандомизированных последовательностей, был сделан вывод об относительной редкости стабильных вторичных структур в 5'- лидерной области мРНК ( Ganoza et al., 1987 ).
Смотрите также:
