Ribosomové vazebné místo - Ribosome-binding site

Vazebné místo pro ribozom , nebo ribozomální vazebné místě ( RBS ), je sekvence nukleotidů proti směru od start kodonu z k mRNA transkriptu, který je zodpovědný za přijímání na ribozomu během iniciace translace . RBS se většinou týká bakteriálních sekvencí, i když v mRNA eukaryotických buněk nebo virů, které infikují eukaryota, byla popsána místa vstupu do ribozomu (IRES) . Nábor ribozomu u eukaryot je obecně zprostředkován 5 'čepičkou přítomnou na eukaryotických mRNA.

Prokaryotes

RBS u prokaryot je oblast před startovacím kodonem. Tato oblast mRNA má konsensuální 5'-AGGAGG-3 ', nazývanou také Shine-Dalgarno (SD) sekvence. Komplementární sekvence (CCUCCU), nazývaná anti-Shine-Dalgarno (ASD), je obsažena na 3 'konci 16S oblasti menší (30S) ribozomální podjednotky. Po setkání s Shine-Dalgarnovou sekvencí se ASD ribozomové báze páruje s ní, po které je zahájena translace.

Variace sekvence 5'-AGGAGG-3 'byly nalezeny v Archaei jako vysoce konzervované oblasti 5'-GGTG-3', 5 párů bází před startovacím místem. Navíc některé bakteriální iniciační oblasti, jako je rpsA v E. coli, zcela postrádají identifikovatelné SD sekvence.

Vliv na rychlost zahájení překladu

Prokaryotické ribozomy začínají s translací mRNA transkriptu, zatímco DNA je stále transkribována. Překlad a transkripce jsou tedy paralelní procesy. Bakteriální mRNA jsou obvykle polycistronické a obsahují více vazebných míst pro ribozomy. Zahájení translace je nejvíce regulovaným krokem syntézy proteinů u prokaryot.

Rychlost překladu závisí na dvou faktorech:

  • rychlost, jakou je ribozom získáván do RBS
  • rychlost, kterou je rekrutovaný ribozom schopen iniciovat překlad (tj. účinnost iniciace translace)

Sekvence RBS ovlivňuje oba tyto faktory.

Faktory ovlivňující rychlost náboru ribozomů

Ribozomální protein S1 se váže na adeninové sekvence před RBS. Zvýšení koncentrace adeninu před RBS zvýší rychlost náboru ribozomu.

Faktory ovlivňující účinnost iniciace translace

Úroveň komplementarity mRNA SD sekvence s ribozomální ASD výrazně ovlivňuje účinnost iniciace translace. Bohatší komplementarita má za následek vyšší účinnost zahájení. Stojí za zmínku, že to vydrží jen do jisté míry - je známo, že příliš bohatá komplementarita paradoxně snižuje rychlost překladu, protože ribozom je potom příliš pevně svázán, aby mohl postupovat po proudu.

Optimální vzdálenost mezi RBS a počátečním kodonem je variabilní - záleží na části SD sekvence kódované ve skutečném RBS a její vzdálenosti od počátečního místa konsensuální SD sekvence. Optimální rozestup zvyšuje rychlost iniciace translace po navázání ribozomu. Bylo také zjištěno, že složení nukleotidů v samotné spacerové oblasti ovlivňuje rychlost iniciace translace v jedné studii.

Proteiny tepelného šoku

Sekundární struktury tvořené RBS mohou ovlivnit translační účinnost mRNA, obecně inhibovat translaci. Tyto sekundární struktury jsou tvořeny H-vazbou párů bází mRNA a jsou citlivé na teplotu. Při vyšší než obvyklé teplotě (~ 42 ° C) se sekundární struktura RBS proteinů tepelného šoku uvolní, což umožní ribosomům vázat se a iniciovat translaci. Tento mechanismus umožňuje buňce rychle reagovat na zvýšení teploty.

Eukaryoty

5 'čepice

Nábor ribozomu u eukaryot dochází, když eukaryotické iniciační faktory elF4F a protein vázající poly (A) (PABP) rozpoznají 5 'zakončenou mRNA a na tomto místě získají komplex 43S ribozomu.

K iniciaci translace dochází po náboru ribozomu, na počátečním kodonu (podtrženo) nalezeném v Kozakově konsensuální sekvenci ACC AUG G. Jelikož samotná Kozakova sekvence není zapojena do náboru ribozomu, nepovažuje se za vazebné místo pro ribozom.

Místo vstupu interního ribozomu (IRES)

Je známo, že eukaryotické ribozomy se vážou na transkripty v mechanismu, na rozdíl od mechanismu zahrnujícího 5 'čepičku, v sekvenci nazývané vnitřní místo vstupu ribozomu . Tento proces nezávisí na úplné sadě faktorů iniciace translace (i když to závisí na konkrétním IRES) a běžně se vyskytuje v translaci virové mRNA.

Genová anotace

Identifikace RBS se používá k určení místa iniciace translace v anotované sekvenci. Toto se označuje jako N-koncová předpověď. To je zvláště užitečné, když se kolem počátečního místa sekvence kódující protein nachází více počátečních kodonů.

Identifikace RBS je obzvláště obtížná, protože mají sklon k vysoké degeneraci. Jedním z přístupů k identifikaci RBS v E. coli je použití neuronových sítí . Dalším přístupem je použití Gibbsovy metody vzorkování .

Dějiny

Sekvence Shine-Dalgarno, prokaryotického RBS, byla objevena Johnem Shine a Lynne Dalgarno v roce 1975. Kozákova konsensuální sekvence byla poprvé identifikována Marilyn Kozak v roce 1984, zatímco byla na katedře biologických věd na University of Pittsburgh .

Viz také

Reference