Рибосомное шунтирование
Шунтирование рибосом — это механизм инициации трансляции , при котором рибосомы обходят или «шунтируют» части 5'-нетранслируемой области , чтобы достичь стартового кодона . Однако преимущество рибосомального шунтирования заключается в том, что оно может транслироваться в обратном направлении, позволяя хранить больше информации, чем обычно, в молекуле мРНК . Было показано, что некоторые вирусные РНК используют шунтирование рибосом как более эффективную форму трансляции на определенных стадиях жизненного цикла вируса или когда факторов инициации трансляции недостаточно (например, расщепление вирусными протеазами). Некоторые вирусы, которые, как известно, используют этот механизм, включают аденовирус, вирус Сендай, вирус папилломы человека, параретровирус утиного гепатита В, палочковые вирусы рисового тундро и вирус мозаики цветной капусты . В этих вирусах рибосома непосредственно транслоцируется из вышележащего инициирующего комплекса к стартовому кодону (AUG) без необходимости раскручивания вторичных структур РНК. [ 1 ]
Шунтирование рибосом у вируса мозаики цветной капусты
[ редактировать ]Трансляция 35S РНК вируса мозаики цветной капусты (CaMV) инициируется рибосомным шунтом. [ 2 ] 35S РНК CaMV содержит лидерную последовательность из ~600 нуклеотидов, которая содержит 7-9 коротких открытых рамок считывания (sORF) в зависимости от штамма. Эта длинная лидерная последовательность потенциально способна формировать обширную сложную структуру «стебель-петля», которая является ингибирующим элементом для экспрессии следующих ORF. Однако обычно наблюдалась трансляция ORF ниже лидера 35S РНК CaMV. [ 3 ] Модель шунтирования рибосом показывает, что при сотрудничестве факторов инициации рибосомы начинают сканирование с закрытого 5'-конца и сканируют на короткое расстояние, пока не достигнут первой кОРС. [ 4 ] Шпилька, образованная лидером, приводит первую длинную ORF в непосредственной пространственной близости от 5'-проксимальной кОРС. [ 5 ] После считывания кОРС А сканирующая рибосома 80S разбирается по стоп-кодону, который является местом отсоединения шунта. Субъединицы рибосомы 40S продолжают объединяться с РНК и обходят сильный структурный элемент «стебель-петля», приземляются в акцепторном сайте шунта, возобновляют сканирование и повторно инициируют первую длинную ORF. 5'-проксимальная кОРС А и сама структура ствол-петля являются двумя важными элементами шунтирования КаМВ [5]. КОРС с 2-15 кодонами и 5-10 нуклеотидами между стоп-кодоном кОРС и основанием стволовой структуры являются оптимальными для шунтирования рибосом, тогда как минимальная (старт-стоп) ОРС не способствует шунтированию. [ 6 ]
Шунтирование рибосом у палочковидного параретровируса Rice tungro
[ редактировать ]Процесс шунтирования рибосом был впервые обнаружен у CaMV в 1993 году, а затем о нем сообщалось в 1996 году у тунгробациллиформного вируса риса (RTBV). [ 7 ] Механизм шунтирования рибосом при RTBV аналогичен механизму шунтирования рибосом при CaMV: для него также требуется первая короткая ORF, а также последующая сильная вторичная структура. Обмен консервативными шунтирующими элементами между CaMV и RTBV выявил важность нуклеотидного состава последовательности приземления для эффективного шунтирования, указывая на то, что механизм шунтирования рибосом является эволюционно консервативным у растительных параретровирусов. [ 8 ]
Шунтирование рибосом у вируса Сендай
[ редактировать ]Белки Y вируса Сендай инициируются шунтированием рибосом. Среди 8 первичных продуктов трансляции мРНК P/C вируса Сендай утечка сканирования отвечает за трансляцию белков C', P и C, тогда как экспрессия белков Y1 и Y2 инициируется посредством прерывистого сканирования рибосомального шунтирования. Сканирующий комплекс проникает в 5'-кэп и сканирует ~50 нуклеотидов 5'-UTR, а затем переносится на акцепторный сайт на Y-инициаторных кодонах или вблизи них. В случае вируса Сендай никаких специфических последовательностей донорского сайта не требуется. [ 9 ] [ 10 ]
Рибосомный шунт при аденовирусе
[ редактировать ]Шунтирование рибосом наблюдается во время экспрессии мРНК позднего аденовируса. МРНК позднего аденовируса содержат 5'-трехсторонний лидер, высококонсервативный NTR из 200 нуклеотидов с неструктурированной 5'-конформацией из 25–44 нуклеотидов, за которым следует сложная группа стабильной шпилечной структуры, которая обеспечивает преимущественную трансляцию за счет снижения потребности в eIF. -4F (кэп-связывающий белковый комплекс), который инактивируется аденовирусом, препятствуя трансляции клеточных белков. Когда eIF4E много, субъединица связывается с 5'-кэпом мРНК, образуя комплекс eIF4, приводящий к шунтированию; однако, когда eIF4E изменяется или деактивируется во время поздней аденовирусной инфекции или теплового шока, трехсторонний лидер исключительно и эффективно управляет инициацией путем шунтирования. [ 11 ]
В то время как аденовирусу требовалась тирозинкиназа для заражения клеток без нее, разрушая комплекс кэп-инициации, известный как трехсторонний лидер. Он нарушает этот процесс посредством шунтирования рибосом при фосфорилировании тирозина. Есть два ключевых места связывания рибосомы. При трансляции вирусной мРНК и подавлении трансляции при блокировании процесса шунтирования рибосом. [ 12 ] В случае поздней мРНК аденовируса и мРНК hsp70 вместо распознавания стоп-кодона первой короткой ORF пауза трансляции вызывается сканированием рибосомы с тремя консервативными последовательностями, комплементарными 3'-шпильке 18S рибосомальной РНК. [ 13 ] Механизм шунтирования рибосом включает связывание более крупной субъединицы перед стартовым кодоном. Затем полимераза может совершить скачок, используя связывание белка и мощный удар, чтобы обойти стартовый кодон кодирующей мРНК. Затем трипат вставляется в родительскую цепь, чтобы создать новый сайт связывания для дальнейшей репликации.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Эдгил, Д; Полачек, К; Харрис, Э. (2006). «Вирус денге использует новую стратегию инициации трансляции, когда кэп-зависимая трансляция ингибируется» . Журнал вирусологии . 80 (6): 2976–86. doi : 10.1128/JVI.80.6.2976-2986.2006 . ПМЦ 1395423 . ПМИД 16501107 .
- ^ Фюттерер, Йоханнес; Киш-Ласло, Жужанна; Хон, Томас (1993). «Нелинейная миграция рибосом на 35S РНК вируса мозаики цветной капусты». Клетка . 73 (4): 789–802. дои : 10.1016/0092-8674(93)90257-Q . ПМИД 8500171 .
- ^ Домингес, ДИ; Рябова Л.А.; Пуггин, ММ; Шмидт-Пухта, Ж; Фюттерер, Дж; Хон, Т. (1998). «Рибосомное шунтирование в вирусе мозаики цветной капусты. Идентификация необходимого и достаточного структурного элемента» . Журнал биологической химии . 273 (6): 3669–78. дои : 10.1074/jbc.273.6.3669 . ПМИД 9452497 .
- ^ Рябова, Любовь А.; Пуггин, Михаил М.; Хон, Томас (2006). «Повторная инициация трансляции и негерметичное сканирование растительных вирусов». Вирусные исследования . 119 (1): 52–62. doi : 10.1016/j.virusres.2005.10.017 . ПМИД 16325949 .
- ^ Пуггин, ММ; Фюттерер, Дж; Скрябин, КГ; Хон, Т. (1999). «Короткая открытая рамка считывания, заканчивающаяся перед стабильной шпилькой, является консервативной особенностью прегеномных РНК-лидеров параретровирусов растений» . Журнал общей вирусологии . 80 (8): 2217–28. дои : 10.1099/0022-1317-80-8-2217 . ПМИД 10466822 .
- ^ Пуггин, ММ; Хон, Т; Фюттерер, Дж (2000). «Роль короткой открытой рамки считывания в рибосомном шунтировании лидера РНК вируса мозаики цветной капусты» . Журнал биологической химии . 275 (23): 17288–96. дои : 10.1074/jbc.M001143200 . ПМИД 10747993 .
- ^ Фюттерер, Дж; Потрикус, И; Бао, Ю; Ли, Л; Бернс, ТМ; Халл, Р; Хон, Т. (1996). «Позиционно-зависимая инициация АТТ во время трансляции тунгробациллиформного вируса параретровируса растений и риса» . Журнал вирусологии . 70 (5): 2999–3010. ЧВК 190159 . ПМИД 8627776 .
- ^ Пуггин, ММ; Рябова Л.А.; Он, Х; Фюттерер, Дж; Хон, Т. (2006). «Механизм шунтирования рибосом у тунгробациллиформного параретровируса риса» . РНК . 12 (5): 841–50. дои : 10.1261/rna.2285806 . ПМК 1440904 . ПМИД 16556934 .
- ^ Де Брейн, С; Симонет, В; Пелет, Т; Карран, Дж (2003). «Идентификация цис-действующего элемента, необходимого для шунт-опосредованной инициации трансляции Y-белков вируса Сендай» . Исследования нуклеиновых кислот . 31 (2): 608–18. дои : 10.1093/нар/gkg143 . ПМК 140508 . ПМИД 12527769 .
- ^ Латорре, П; Колакофски, Д; Карран, Дж (1998). «Белки Y вируса Сендай инициируются рибосомальным шунтом» . Молекулярная и клеточная биология . 18 (9): 5021–31. дои : 10.1128/mcb.18.9.5021 . ПМК 109087 . ПМИД 9710586 .
- ^ Юэ, А; Шнайдер, Р.Дж. (1996). «Селективная инициация трансляции путем прыжка рибосомы в клетках, инфицированных аденовирусом и подвергшихся тепловому шоку» . Гены и развитие . 10 (12): 1557–67. дои : 10.1101/gad.10.12.1557 . ПМИД 8666238 .
- ^ Си, Киарон (2005). «Регуляция трансляции посредством шунтирования рибосом посредством фосфотирозин-зависимого связывания аденовирусного белка 100k с вирусными мРНК» . Журнал вирусологии . 14 (9): 5676–5683. ПМК 1082770 .
- ^ Юэ, А; Шнайдер, Р.Дж. (2000). «Трансляция путем шунтирования рибосом на мРНК аденовируса и hsp70, облегченная комплементарностью 18S рРНК» . Гены и развитие . 14 (4): 414–21. ПМК 316380 . ПМИД 10691734 .