✖


Jump to content

Стартовый кодон

митохондриальной ДНК человека Старт-кодон (синий кружок) гена MT-ATP6 . Для каждого триплета нуклеотидов (квадратные скобки) указана соответствующая аминокислота (однобуквенный код) либо в рамке считывания +1 для MT-ATP8 (красный цвет), либо в рамке +3 для MT-ATP6 (синий цвет). ). В этой геномной области два гена перекрываются .

Старт -кодон — это первый кодон транскрипта информационной РНК (мРНК), транслируемый рибосомой . Старт-кодон всегда кодирует метионин у эукариот и архей и N-формилметионин (fMet) у бактерий, митохондрий и пластид .

Стартовому кодону часто предшествует 5'-нетранслируемая область ( 5'-UTR ). У прокариот это включает сайт связывания рибосомы .

Декодирование

[ редактировать ]

Во всех трех доменах жизни стартовый кодон декодируется специальной «инициирующей» транспортной РНК, отличной от тРНК, используемых для элонгации. Между инициирующей и элонгирующей тРНК существуют важные структурные различия, причем отличительные особенности служат для удовлетворения ограничений системы трансляции. В бактериях и органеллах несовпадение акцепторного стебля C1:A72 управляет формилированием, которое направляет рекрутирование 30S рибосомы в P-сайт; так называемые пары оснований «3GC» позволяют собраться в рибосому 70S. [1] У эукариот и архей стебель Т предотвращает факторов элонгации связывание , в то время как eIF2 специфически распознает присоединенный метионин и пару оснований A1:U72. [2]

В любом случае естественная инициирующая тРНК кодирует только метионин. [3] Знание ключевых особенностей распознавания позволило исследователям создать альтернативные инициирующие тРНК, кодирующие разные аминокислоты; см. ниже.

Альтернативные стартовые кодоны

[ редактировать ]

Альтернативные стартовые кодоны отличаются от стандартного кодона AUG и встречаются как у прокариот (бактерий и архей), так и у эукариот . Альтернативные стартовые кодоны по-прежнему переводятся как Met, когда они находятся в начале белка (даже если в противном случае кодон кодирует другую аминокислоту). Это связано с тем, что для инициации используется отдельная тРНК. [3]

Эукариоты

[ редактировать ]

Альтернативные стартовые кодоны (не-AUG) очень редки в геномах эукариот: широкий спектр механизмов работает, чтобы гарантировать относительную точность инициации AUG. [4] Однако для некоторых клеточных мРНК сообщалось о встречающихся в природе стартовых кодонах, отличных от AUG. [5] Семь из девяти возможных однонуклеотидных замен в стартовом кодоне AUG дигидрофолатредуктазы функционируют как сайты начала трансляции в клетках млекопитающих. [6]

Бактерии

[ редактировать ]

Бактерии обычно не обладают широким спектром факторов трансляции, контролирующих точность стартовых кодонов. GUG и UUG являются основными, даже «каноническими», альтернативными стартовыми кодонами. [4] GUG, в частности, важен для контроля репликации плазмид. [4]

E. coli использует 83% АУГ (3542/4284), 14% (612) ГУГ, 3% (103) УУГ. [7] и один или два других (например, AUU и, возможно, CUG). [8] [9]

Хорошо известными кодирующими областями, не имеющими инициирующих кодонов AUG, являются области lacI (GUG). [10] [11] и лакА (УУГ) [12] в E. coli lac-опероне . Еще два недавних исследования независимо друг от друга показали, что 17 или более стартовых кодонов, отличных от AUG, могут инициировать трансляцию в E. coli . [13] [14]

Митохондрии

[ редактировать ]

В митохондриальных геномах более значимо используются альтернативные стартовые кодоны (AUA и AUG у человека). [15] Многие такие примеры с кодонами, систематическим диапазоном и цитатами приведены в списке таблиц перевода NCBI . [16]

Архея

[ редактировать ]

Археи, которые являются прокариотами с механизмом трансляции, подобным механизму трансляции эукариот, но более простым, допускают инициацию на UUG и GUG. [4]

Вышестоящие стартовые кодоны

[ редактировать ]

Это «альтернативные» стартовые кодоны в том смысле, что они расположены выше обычных стартовых кодонов и, следовательно, могут использоваться в качестве альтернативных стартовых кодонов. Более половины всех мРНК человека имеют по крайней мере один кодон AUG выше аннотированных стартов инициации трансляции (TIS) (58% в текущих версиях человеческой последовательности RefSeq ). Их потенциальное использование в качестве TIS может привести к трансляции так называемых восходящих открытых рамок считывания (uORF). Трансляция uORF обычно приводит к синтезу коротких полипептидов, некоторые из которых, как было показано, функциональны, например, в ASNSD1, MIEF1 , MKKS и SLC35A4. [17] Однако считается, что большинство транслируемых uORF оказывают лишь мягкий ингибирующий эффект на последующую трансляцию, поскольку большинство стартов uORF являются «протекающими» (т. е. не инициируют трансляцию или потому, что рибосомы, завершающиеся после трансляции коротких ORF, часто способны к повторной инициации). [17]

Стандартный генетический код

[ редактировать ]
аминокислот Биохимические свойства Неполярный Полярный Базовый Кислый Терминация: стоп-кодон
Стандартный генетический код (таблица NCBI 1) [18]
1-й
база 		2-я база 3-й
база
В С А Г
В Ууу (Phe/F) Фенилаланин КОНЧИК (Сер/С) Серин УХ ТЫ (Тир/Y) Тирозин САМЫЙ (Цис/Ц) Цистеин В
УУК УКК ОАК Пользовательский контент С
УАА (Лей/л) Лейцин УЦА УАА Стоп ( Охра ) [Б] УГА Стоп ( Опал ) [Б] А
УУГ [А] УКГ УАГ Стоп ( Янтарный ) [Б] Угги (Trp/W) Триптофан Г
С КУУ CCU (Про/П) Пролин КАУ (His/H) Гистидин ЕГДС (Arg/R) Аргинин В
CUC CCC САС КГК С
ВОЗДУХ Приблизительно САА (Gln/Q) Глутамин CGA А
КУГ CCG ЦАГ КГГ Г
А Австралия (Ile/I) Изолейцин АКУ (Thr/T) Треонин ААУ (Asn/N) Аспарагин АГУ (Сер/С) Серин В
АУК АСС ААС АРУ С
НЕ АСА ААА (Свет/К) Лизин НО (Arg/R) Аргинин А
АВГ [А] (Met/M) Метионин АКГ ААГ АГГ Г
Г ГУУ (Val/V) Valine ГКУ (Ала/А) Оранжевый НОЧЬ (Asp/D) Аспарагиновая кислота ГГУ (Gly/G) Глицин В
GUC GCC ПКК ГГК С
ПЕЩЕРА ГКА ИДТИ (Glu/E) Глутаминовая кислота ГГА А
ГУГ [А] ГКГ кляп ГГГ Г
А Возможные стартовые кодоны в таблице 1 NCBI. Наиболее распространен AUG. [19] Два других стартовых кодона, перечисленных в таблице 1 (GUG и UUG), у эукариот встречаются редко. [20] У прокариот менее строгие требования к стартовым кодонам; они описаны в таблице 11 NCBI .
Б ^ ^ ^ Историческая основа обозначения стоп-кодонов янтарем, охрой и опалом описана в автобиографии Сиднея Бреннера. [21] и в исторической статье Боба Эдгара. [22]

Неметиониновые стартовые кодоны

[ редактировать ]

Естественный

[ редактировать ]

Трансляция, начинающаяся с внутреннего сайта входа рибосомы (IRES), который обходит ряд обычных эукариотических систем инициации, может иметь неметиноновое начало с кодонов GCU или CAA. [23]

Клетки млекопитающих могут инициировать трансляцию с помощью лейцина, используя специфическую лейцил-тРНК, которая декодирует кодон CUG. Этот механизм не зависит от eIF2. Никакой вторичной структуры, подобной структуре IRES, не требуется. [24] [25] [26]

Инженерные стартовые кодоны

[ редактировать ]

Сконструированная тРНК-инициатор (тРНК fMet
CUA , измененный из тРНК MetY fMet
CAU ) были использованы для инициации трансляции янтарного стоп-кодона UAG в E. coli . Инициация с помощью этой тРНК вставляет не только традиционный формилметионин , но и формилглутамин, поскольку глутамил-тРНК-синтаза также распознает новую тРНК. [27] (Вспомним выше, что бактериальная система инициации трансляции не проверяет конкретно метионин, а только формильную модификацию). [1] Одно исследование показало, что тРНК янтарного инициатора не инициирует трансляцию в какой-либо измеримой степени с геномно-кодируемых кодонов UAG, а только с плазмидных репортеров с сильными вышестоящими сайтами Шайна-Далгарно . [28]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б Шетти, С; Шах, РА; Чембажи, УФ; Сах, С; Варшней, У (28 февраля 2017 г.). «Две высококонсервативные особенности бактериальных инициаторных тРНК позволяют им проходить через отдельные контрольные точки при инициации трансляции» . Исследования нуклеиновых кислот . 45 (4): 2040–2050. дои : 10.1093/nar/gkw854 . ПМЦ   5389676 . ПМИД   28204695 .
  2. ^ Колитц, SE; Лорш-младший (21 января 2010 г.). «Эукариотическая инициаторная тРНК: точно настроена и готова к действию» . Письма ФЭБС . 584 (2): 396–404. дои : 10.1016/j.febslet.2009.11.047 . ПМЦ   2795131 . ПМИД   19925799 .
  3. ^ Перейти обратно: а б Лобанов А.В.; Туранов А.А.; Хэтфилд, ДЛ; Гладышев В.Н. (2010). «Двойные функции кодонов в генетическом коде» . Критические обзоры по биохимии и молекулярной биологии . 45 (4): 257–65. дои : 10.3109/10409231003786094 . ПМК   3311535 . ПМИД   20446809 .
  4. ^ Перейти обратно: а б с д Асано, К. (2014). «Почему выбор стартовых кодонов у эукариот настолько точен?» . Перевод (Остин, Техас) . 2 (1): e28387. дои : 10.4161/trla.28387 . ПМЦ   4705826 . ПМИД   26779403 .
  5. ^ Иванов И.П., Ферт А.Е., Мишель А.М., Аткинс Дж.Ф., Баранов П.В. (2011). «Идентификация эволюционно консервативных, не-AUG-инициируемых N-концевых расширений в кодирующих последовательностях человека» . Исследования нуклеиновых кислот . 39 (10): 4220–4234. дои : 10.1093/nar/gkr007 . ПМК   3105428 . ПМИД   21266472 .
  6. ^ Пибоди, DS (1989). «Инициация трансляции в триплетах, отличных от AUG, в клетках млекопитающих» . Журнал биологической химии . 264 (9): 5031–5. дои : 10.1016/S0021-9258(18)83694-8 . ПМИД   2538469 .
  7. ^ Блаттнер, Франция; Планкетт Г, Г.; Блох, Калифорния; Перна, Северная Каролина; Берланд, В.; Райли, М.; Кольядо-Видес, Дж.; Гласнер, доктор юридических наук; Роде, СК; Мэйхью, ГФ; Грегор, Дж.; Дэвис, Северо-Запад; Киркпатрик, ХА; Гёден, Массачусетс; Роуз, диджей; Мау, Б.; Шао, Ю. (1997). «Полная последовательность генома Escherichia coli K-12» . Наука . 277 (5331): 1453–1462. дои : 10.1126/science.277.5331.1453 . ПМИД   9278503 .
  8. ^ Прист, Дж.; Фаят, Г.; Дессен, П.; Спрингер, М.; Пламбридж, Дж.А.; Грюнберг-Манаго, М.; Бланке, С. (1982). «Последовательность фрагмента ДНК размером 1,26 т.п.н., содержащего структурный ген фактора инициации IF3 E.coli: наличие кодона инициатора AUU» . Журнал ЭМБО . 1 (3): 311–315. дои : 10.1002/j.1460-2075.1982.tb01166.x . ПМК   553041 . ПМИД   6325158 .
  9. ^ Миссиакас, Д.; Георгопулос, К.; Райна, С. (1993). «Ген теплового шока htpY Escherichia coli: мутационный анализ, клонирование, секвенирование и регуляция транскрипции» . Журнал бактериологии . 175 (9): 2613–2624. дои : 10.1128/jb.175.9.2613-2624.1993 . ПМК   204563 . ПМИД   8478327 .
  10. ^ Лактозный оперон E.coli с генами lacI, lacZ, lacY и lacA GenBank: J01636.1
  11. ^ Фарабо, П.Дж. (1978). «Последовательность гена lacI». Природа . 274 (5673): 765–769. Бибкод : 1978Natur.274..765F . дои : 10.1038/274765a0 . ПМИД   355891 . S2CID   4208767 .
  12. ^ Средство просмотра последовательностей NCBI v2.0
  13. ^ Хехт, Ариэль; Глазго, Джефф; Яшке, Пол Р.; Бавазер, Лукмаан А.; Мансон, Мэтью С.; Кокран, Дженнифер Р .; Энди, Дрю; Салит, Марк (2017). «Измерения инициации трансляции всех 64 кодонов E. coli» . Исследования нуклеиновых кислот . 45 (7): 3615–3626. дои : 10.1093/nar/gkx070 . ПМК   5397182 . ПМИД   28334756 .
  14. ^ Фирнберг, Элад; Лабонте, Джейсон; Грей, Джеффри; Остермейр, Марк А. (2014). «Полная карта фитнес-ландшафта гена в высоком разрешении» . Молекулярная биология и эволюция . 31 (6): 1581–1592. дои : 10.1093/molbev/msu081 . ПМК   4032126 . ПМИД   24567513 .
  15. ^ Ватанабэ, Кимицуна; Судзуки, Цутому (2001). «Генетический код и его варианты». Энциклопедия наук о жизни . дои : 10.1038/npg.els.0000810 . ISBN  978-0470015902 .
  16. ^ Эльжановский, Анджей; Остелл, Джим. «Генетические коды» . НКБИ . Проверено 29 марта 2019 г.
  17. ^ Перейти обратно: а б Andreev, Dmitry E.; Loughran, Gary; Fedorova, Alla D.; Mikhaylova, Maria S.; Shatsky, Ivan N.; Baranov, Pavel V. (2022-05-09). "Non-AUG translation initiation in mammals" . Genome Biology . 23 (1): 111. doi : 10.1186/s13059-022-02674-2 . ISSN  1474-760X . PMC  9082881 . PMID  35534899 .
  18. ^ Эльжановский А., Остелл Дж. (7 января 2019 г.). «Генетические коды» . Национальный центр биотехнологической информации. Архивировано из оригинала 5 октября 2020 года . Проверено 21 февраля 2019 г.
  19. ^ Накамото Т. (март 2009 г.). «Эволюция и универсальность механизма инициации синтеза белка». Джин . 432 (1–2): 1–6. дои : 10.1016/j.gene.2008.11.001 . ПМИД   19056476 .
  20. ^ Асано, К. (2014). «Почему выбор стартовых кодонов у эукариот настолько точен?». Перевод (Остин, Техас) . 2 (1): e28387. дои : 10.4161/trla.28387 . ПМИД   26779403 .
  21. ^ Бреннер С. Жизнь в науке (2001), опубликованная Biomed Central Limited ISBN   0-9540278-0-9 см. страницы 101–104.
  22. ^ Эдгар Б. (2004). «Геном бактериофага Т4: археологические раскопки» . Генетика . 168 (2): 575–82. ПМЦ   1448817 . ПМИД   15514035 . см. стр. 580-581
  23. ^ РаджБхандари, Уттам Л. (15 февраля 2000 г.). «Еще сюрпризы в переводе: инициация без инициирующей тРНК» . Труды Национальной академии наук . 97 (4): 1325–1327. Бибкод : 2000PNAS...97.1325R . дои : 10.1073/pnas.040579197 . ПМК   34295 . ПМИД   10677458 .
  24. ^ «С чего начать? Альтернативный механизм трансляции белков создает непредвиденные антигены» . ПЛОС Биология . 2 (11): е397. 26 октября 2004 г. doi : 10.1371/journal.pbio.0020397 . ПМК   524256 .
  25. ^ Старк, СР; Цзян, В; Павон-Этернод, М; Прасад, С; Маккарти, Б; Пан, Т; Шастри, Н. (2012). «Лейцин-тРНК инициирует стартовые кодоны CUG для синтеза и презентации белка MHC класса I». Наука . 336 (6089): 1719–23. Бибкод : 2012Sci...336.1719S . дои : 10.1126/science.1220270 . ПМИД   22745432 . S2CID   206540614 .
  26. ^ Девер, Т.Э. (2012). «Молекулярная биология. Новый старт синтеза белков» . Наука . 336 (6089): 1645–6. дои : 10.1126/science.1224439 . ПМИД   22745408 . S2CID   44326947 .
  27. ^ Варшни, У.; РаджБхандари, UL (1 февраля 1990 г.). «Инициация синтеза белка с терминирующего кодона» . Труды Национальной академии наук . 87 (4): 1586–1590. Бибкод : 1990PNAS...87.1586V . дои : 10.1073/pnas.87.4.1586 . ISSN   0027-8424 . ПМК   53520 . ПМИД   2406724 .
  28. ^ Винсент, Рассел М.; Райт, Брэдли В.; Яшке, Пол Р. (15 марта 2019 г.). «Измерение ортогональности тРНК янтарного инициатора в геномно перекодированном организме» (PDF) . ACS Синтетическая биология . 8 (4): 675–685. doi : 10.1021/acsynbio.9b00021 . ISSN   2161-5063 . ПМИД   30856316 . S2CID   75136654 .
[ редактировать ]
  • Генетические коды. Составлено Анджеем (Анджаем) Эльжановски и Джимом Остеллом, Национальный центр биотехнологической информации (NCBI), Бетесда, Мэриленд, США [1]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Start_codon&oldid=1198416716"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: c03435496b461d205276fba7e35f7155__1706051880
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/c0/55/c03435496b461d205276fba7e35f7155.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Start codon - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)