| Аннотация |
Эффективность синтеза белка, одного из самых энергозатратных процессов в клетке, в основном зависит от самой первой его стадии – от инициации трансляции. Главный механизм инициации трансляции у эукариот был открыт в начале 80-х годов Мэрилин Козак. Более чем 40 лет исследований множества научных групп со всего мира дополнили представления об этой самой первой стадии белкового синтеза, которая в общих чертах выглядит следующим образом. На первом этапе с 5’ концом мРНК связывается кеп-связывающий фактор инициации, который затем привлекает малую субчастицу рибосомы с набором инициаторных факторов – так называемый 43S комплекс. Затем происходит процесс сканирования: 43S комплекс “инспектирует” всю 5’-нетранслируемую последовательность, нуклеотид за нуклеотидом, в поисках стартового кодона. Когда 43S достигает стартового кодона и в P-сайте устанавливается кодон-антикодоновое взаимодействие между соответствующим триплетом и инициаторной мет-тРНК, инициаторные факторы диссоциируют, присоединяется большая 60S субчастица и начинается синтез полипептида.
Механизм сканирования элегантен и понятен, и, согласно современным представлениям, действительно работает на большинстве мРНК. Эффективность трансляции различных мРНК может отличаться на 2-3 порядка, и эти различия объясняются составом их 5’ нетранслируемых областей (5’ НТО). Согласно механизму сканирования, встречающиеся на пути 43S комплексов препятствия могут снижать количество инициаторных комплексов, которые добирается до основного стартового кодона, и таким образом снижают эффективность трансляции мРНК. Два основных типа препятствий, негативно влияющих на сканирование нуклеотидных последовательностей – это стабильные вторичные структуры вблизи 5’конца мРНК, и короткие открытые рамки считывания в 5’НТО (кОРС). Так, стабильные вторичные структуры вблизи 5’конца мРНК мешают привлечению сканирующего комплекса на 5’конец мРНК, а наличие кОРС приводит к преждевременной инициации рибосом на стартовых кодонах кОРС, их трансляции и диссоциации рибосом, что мешает достижению 43S комплексами главного стартового кодона, начинающего рамку основного кодируемого белка данной мРНК.
В этом, на первый взгляд несложном механизме, тем не менее существуют фундаментальные нерешенные вопросы, которые не позволяют нам использовать указанный выше классический механизм сканирования для объяснения эффективности трансляции различных мРНК. В первую очередь это касается мРНК с необычайно длинными 5’НТО. В то время как средняя длина 5’НТО у человека составляет 218 нуклеотидов (PMID: 19926289), существуют мРНК с длиной 5’НТО более 2000 нуклеотидов, и такие 5’НТО зачастую содержат вдобавок множество кОРС (в некоторых случаях - больше 20) – тем не менее такие мРНК каким-то образом транслируются.
Существование таких необычных 5’НТО подразумевает существование значительных вариаций в механизме сканирования, которые, по всей видимости, могут определяться различными дополнительными факторами инициации и РНК-связывающими белками, взаимодействующими с такими 5’НТО. мРНК с “экстремальными” 5’НТО, по всей видимости, могут транслироваться при разных условиях, например – активироваться или репрессироваться в ответ на воздействия, не влияющие на трансляцию “обычных” мРНК. Целью работы является изучение механизма сканирования 5’НТО мРНК млекопитающих. Главная особенность этого проекта, что эксперименты будут выполняться методами молекулярной биологии на индивидуальных мРНК.
|
