Курсовая работа студентки 4-го курса кафедры вирусологии Биологического факультета МГУ. Москва, 2001
Авторские права сохранены. Любое копирование данного текста и/или его фрагментов без разрешения автора запрещено и преследуется в соответствии с действующим законодательством РФ.

Содержание   В начало...
 
 

- "leaky scanning";

- реинициация.

3.2.1"Leaky scanning" представляет из себя следующий процесс: 40S рибосомальная субъединица при сканировании мРНК "проскакивает" первый AUG и инициирует на втором или даже третьем AUG (Kozak, 1986c, 1991а, 1991b, 1999). Описано более 20 мРНК, в которых 5' - проксимальный AUG находится в слабом или субоптимальном контексте, в этих случаях инициация происходит как на первом, так и на последующем(-их) AUG, в результате происходит синтез белков с разным началом.

Если первый и второй AUG находятся в одной открытой рамке считывания (ORF), то синтезируется длинная и короткая изоформы белка, отличающиеся на некоторое количество аминокислотных остатков. Данный механизм инициации трансляции характерен, например, для SV40 (Kozak, 1991b). По-видимому, синтез длинной и короткой форм этих белка имеет регуляторное значение (Kozak, 1986с).

Если первый и второй AUG находятся в разных перекрывающихся ORF, то синтезируется два различных по составу полипептида (Kozak, 1986с, 1991b).

Степень "leaky scanning" может варьироваться в зависимости от ряда факторов (Kozak, 1991b, 1999):

- наличие вторичной структуры между двумя AUG снижает вероятность "leaky scanning", способствуя инициации на первом AUG (см. 3.1.3);

- второй возможный сайт инициации может быть блокирован элонгирующей 80S рибосомой, двигающейся от первого AUG;

- возможна инициация с не-AUG, если он является дополнительным к нижележащему AUG;

- независимо от контекста первого AUG инициация на нем малоэффективна, если от кэпа до него менее 12 нуклеотидов.

3.2.2.Реинициация. Экспериментально была показана возможность синтеза двух белков с неперекрывающихся ORF (Kozak, 1984b) за счет терминации-реинициации. Для нее необходимо присутствие терминирующего кодона в той же ORF, что и первый AUG, затем на небольшом расстоянии от стоп-кодона должен следовать следующий AUG. В этом случае возможна реинициация: 80S рибосома терминирует трансляцию, 60S рибосомальная субъединица диссоциирует, а 40S - продолжает миграцию до следующего AUG и, если он недалеко, реинициирует трансляцию (Kozak, 1984b, 1986c, 1999).

Этот процесс характерен для некоторых для вирусных РНК (Kozak, 1986с).

Эукариотические рибосомы также могут реинициировать, хотя неэффективно. Для этого нужно выполнение некоторых условий:

? первая ORF должна быть короткой (менее 30 кодонов), то есть возможен синтез небольшого пептида и белка нормального размера;

? эффективность реинициации выше, если первая ORF заканчивается на некотором расстоянии от начала следующего цистрона, так как 40S субъединица должна иметь возможность соединиться с Met-tRNA*eIF2 (Kozak, 1991b, 1999).

Как механизм "leaky scanning", так и терминация-реинициация является подтверждением сканирующей модели, потому что их существование предполагает миграцию 40S рибосомальной субъединицы по мРНК (сканирование) до инициаторного AUG - кодона.

3.2.3.Нелинейное сканирование. Сканирующие рибосомальные комплексы способны "расплетать" вторичную структуру с невысокой DG (см. выше), если она мешает достижению инициаторного AUG-кодона, в других случаях вторичная структура ингибирует трансляцию. Однако, существуют исключения из этого правила, которые описывает механизм "рибосомального шунтирования", представляющий собой прерывистое сканирование. Происходите прямой перенос - "шунтирование" сканирующего комплекса с вышележащего (донорного) сайта на нижележащий (акцепторный) без сканирования района между этими двумя сайтами (Futterer et al., 1993). Также есть свидетельства, подтверждающие перенос сканирующего комплекса с одной молекулы РНК на другую.

Впервые существование такого механизма трансляции было показано на 35S РНК вируса мозаики цветной капусты (CaMV - cauliflower mosaic virus) (Futterer et al., 1993).

В лидерной последовательности РНК некоторых ретроидных вирусов растений возможно наличие до 14 AUG-кодонов, причем хотя бы один из них расположен в благоприятном контексте. 35S РНК CaMV кэппирована и содержит лидер длиной около 600 нуклеотидов, в составе которого имеются 7-8 коротких открытых рамок считывания (sORF - short open reading frame). Также он обладает хорошо выраженной вторичной структурой. Эти особенности практически исключают трансляцию нижележащих ORF в соответствии со сканирующей моделью. Тем не менее, 35S РНК CaMV транслируется в зараженных растениях по механизму прерывистого (нелинейного) сканирования.

Лидер CaMV почти полностью ингибирует трансляцию расположенных после него ORF в конструкциях, трансфицированных в протопласты растений, не являющихся хозяевами CaMV, и, в меньшей степени, при трансфекции в протопласты растений - хозяев этого вируса (Futterer et al., 1993).

Были обнаружены районы в лидерной последовательности 35S РНК CaMV, которые важны для шунтирования. Также характерно присутствие псевдоузлов как в донорном, так и в акцепторном участке (Futterer and Hohn, 1996).

Для шунтирования, возможно, необходимо наличие каких-то вирусных белков.

Трансляция по механизму "рибосомального шунтирования" также была показана для поздних РНК аденовирусов. Шунтирование направляется сложной вторичной структурой лидера и вирус-специфическими белками - продуктами поздних генов. В случае аденовирусов возможно как линейное сканирование, так и шунтирование, причем последнее происходит в условиях недостатка активного eIF4F (Yueh and Schneider, 1996).

4. Примеры кэп-независимой инициации трансляции

Существует ряд мРНК, не имеющих кэпа. Основная их часть - вирусные РНК. В этом случае возможна кэп-независимая трансляция. Такие механизмы инициации трансляции предполагают наличие специфических элементов в кодирующей последовательности или в 5'- и 3'-нетранслируемых областях.

4.1. 3'-НТО - зависимая инициация В этом случае, так же как и при кэп-зависимой инициации, наблюдается кооперативное действие 5'-НТО и 3'-НТО, в результате чего повышается эффективность трансляции.

В качестве примера вирусных РНК с таким механизмом инициации может служить сателлитный вирус некроза табака (STNV - satellite tobacco necrosis virus). STNV нуждается в вирусе-помощнике (им является вирус некроза табака - TNV - tobacco necrosis virus), который необходим ему для репликации.

STNV - РНК-содержащий вирус, имеющий некэппированную геномную РНК. На 3'-конце имеется достаточно длинная нетранслируемая область - 619 нуклеотидов, причем поли(А)-последовательность на конце 3'-НТО отсутствует (Timmer et al., 1993).

Есть несколько особенностей РНК STNV, позволяющие осуществлять кэп-независимую трансляцию:

- существует возможность комплементарного взаимодействия между основаниями 5'-НТО (последовательность из 10 нуклеотидов перед инициаторным AUG ) и 3'-областью 18S рРНК (см. ниже);

- первые 20 нуклеотидов 5'-НТО (из составляющих ее 29) могут формировать "шпильку", также возможно образование "шпилек" и "псевдоузлов" в 3'-НТО (в том числе после терминирующего кодона) (Timmer et al., 1993);

- 3'-НТО содержит TED (translational enhancer domain), составляющий ее первые 120 нуклеотидов; в TED имеется три бокса, последовательность которых комплементарна трем соответствующим участкам в 5'-НТО; но видимо TED взаимодействует с 5'-НТО не только за счет комплементарных последовательностей, но и через какой-то белковый фактор, наиболее вероятным кандидатом на роль которого является 40S рибосомальная субъединица; возможно, она взаимодействует с 5'-НТО и TED одновременно, что способствует ее перемещению с 3'-конца на 5'-конец после терминации (Meulewaeter et al., 1998).

Далее...