Рибосомальний зсув рамки зчитування: відмінності між версіями

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Інтерактивний перегляд історії
[неперевірена версія][неперевірена версія]
← Попереднє редагуванняНаступне редагування →
Вилучено вміст Додано вміст
ВізуальнийВікірозмітка
Рядок 22: Рядок 22:
За -1 зсуву рамки зчитування, рибосома зісковзує на один нуклеотид назад і продовжує трансляцію в -1 рамці зчитування. Є, як правило, три елементи, що містять сигнал -1 зсуву рамки зчитування: слизька послідовність, спейсерна область та вторинна структура РНК. [[Слизька послідовність]] відповідає мотиву X_XXY_YYZ, де XXX є будь-якими трьома однаковими нуклеотидами (хоча трапляються деякі винятки), YYY це, як правило, УУУ або ААА, а Z - це [[Аденозин|А]], [[Цитидин|Ц]] або [[Уридин|У]]. Оскільки структура цього мотиву містить 2 прилеглих 3-нуклеотидні повтори, вважається, що -1 зсув рамки зчитування описується моделлю тандемного ковзання, за якого одночасно [[антикодон]] тРНК в рибосомальному Р-сайті переспаровується з XXY на XXX, а антикодон в А-сайті переспаровується з YYZ на YYY. Ці нові пари ідентичні парам 0-рамки зчитування, за винятком їхніх третіх позицій. Ця відмінність не має значного негативного впливу на зв'язування з антикодоном, тому що третій нуклеотид в кодоні, який перебуває в зміщеному (воблівському) положені, має слабшу специфічність зв'язування тРНК антикодону, ніж перший і другий нуклеотиди<ref name=":02" /><ref>{{cite journal | authors = Crick FH | title = Codon—anticodon pairing: the wobble hypothesis | journal = Journal of Molecular Biology | volume = 19 | issue = 2 | pages = 548–555 | date = August 1966 | pmid = 5969078 | doi = 10.1016/S0022-2836(66)80022-0}}</ref>. У цій моделі структура мотивів пояснюється тим, що антикодони в першому і другому положені повинні мати можливість ідеально спаровуватися як в 0, так і в -1 рамці зчитування. Таким чином, нуклеотиди 2 та 1 повинні бути ідентичними й нуклеотиди 3 та 2 також повинні бути ідентичними, що зумовлює необхідність у послідовності 3 однакових нуклеотидів для кожної тРНК, яка «ковзає»<ref name=":0">{{cite journal | authors = Brierley I | title = Ribosomal frameshifting viral RNAs | journal = The Journal of General Virology | volume = 76 ( Pt 8) | issue = 8 | pages = 1885–1892 | date = August 1995 | pmid = 7636469 | doi = 10.1099/0022-1317-76-8-1885}}</ref>.
За -1 зсуву рамки зчитування, рибосома зісковзує на один нуклеотид назад і продовжує трансляцію в -1 рамці зчитування. Є, як правило, три елементи, що містять сигнал -1 зсуву рамки зчитування: слизька послідовність, спейсерна область та вторинна структура РНК. [[Слизька послідовність]] відповідає мотиву X_XXY_YYZ, де XXX є будь-якими трьома однаковими нуклеотидами (хоча трапляються деякі винятки), YYY це, як правило, УУУ або ААА, а Z - це [[Аденозин|А]], [[Цитидин|Ц]] або [[Уридин|У]]. Оскільки структура цього мотиву містить 2 прилеглих 3-нуклеотидні повтори, вважається, що -1 зсув рамки зчитування описується моделлю тандемного ковзання, за якого одночасно [[антикодон]] тРНК в рибосомальному Р-сайті переспаровується з XXY на XXX, а антикодон в А-сайті переспаровується з YYZ на YYY. Ці нові пари ідентичні парам 0-рамки зчитування, за винятком їхніх третіх позицій. Ця відмінність не має значного негативного впливу на зв'язування з антикодоном, тому що третій нуклеотид в кодоні, який перебуває в зміщеному (воблівському) положені, має слабшу специфічність зв'язування тРНК антикодону, ніж перший і другий нуклеотиди<ref name=":02" /><ref>{{cite journal | authors = Crick FH | title = Codon—anticodon pairing: the wobble hypothesis | journal = Journal of Molecular Biology | volume = 19 | issue = 2 | pages = 548–555 | date = August 1966 | pmid = 5969078 | doi = 10.1016/S0022-2836(66)80022-0}}</ref>. У цій моделі структура мотивів пояснюється тим, що антикодони в першому і другому положені повинні мати можливість ідеально спаровуватися як в 0, так і в -1 рамці зчитування. Таким чином, нуклеотиди 2 та 1 повинні бути ідентичними й нуклеотиди 3 та 2 також повинні бути ідентичними, що зумовлює необхідність у послідовності 3 однакових нуклеотидів для кожної тРНК, яка «ковзає»<ref name=":0">{{cite journal | authors = Brierley I | title = Ribosomal frameshifting viral RNAs | journal = The Journal of General Virology | volume = 76 ( Pt 8) | issue = 8 | pages = 1885–1892 | date = August 1995 | pmid = 7636469 | doi = 10.1099/0022-1317-76-8-1885}}</ref>.
=== +1 рибосомальний зсув рамки зчитування ===
=== +1 рибосомальний зсув рамки зчитування ===
«Слизька послідовність» сигналу +1 зсуву рамки зчитування не має однакового мотиву, і натомість, здається, здійснюється паузою рибосоми на послідовності, що кодує рідкісну амінокислоту<ref name=":5" />. Рибосоми не транслюють білки з постійною швидкістю, незалежно від послідовності. Деякі кодони транслюються довше, тому що немає достатньої кількості тРНК саме цього кодону в [[Гіалоплазма|цитозолі]]<ref>{{cite journal | authors = Gurvich OL, Baranov PV, Gesteland RF, Atkins JF | title = Expression levels influence ribosomal frameshifting at the tandem rare arginine codons AGG_AGG and AGA_AGA in Escherichia coli | journal = Journal of Bacteriology | volume = 187 | issue = 12 | pages = 4023–4032 | date = June 2005 | pmid = 15937165 | pmc = 1151738 | doi = 10.1128/JB.187.12.4023-4032.2005}}</ref>. Через це затримання, існують невеликі ділянки послідовностей кодонів, які контролюють швидкість рибосомального зсуву рамки зчитування. Зокрема, рибосома повинна зробити паузу, щоб дочекатися прибуття рідкісної тРНК, і це збільшує кінетичну сприятливість рибосоми та асоційованої тРНК до проковзування на нову рамку зчитування<ref name=":5" /><ref>{{cite journal | authors = Caliskan N, Katunin VI, Belardinelli R, Peske F, Rodnina MV | title = Programmed −1 frameshifting by kinetic partitioning during impeded translocation | journal = Cell | volume = 157 | issue = 7 | pages = 1619–1631 | date = June 2014 | pmid = 24949973 | doi = 10.1016/j.cell.2014.04.041 }}</ref>. За цієї моделі, зміна рамки зчитування спричинена проковзуванням однієї тРНК, а не двох.

== Див. також ==
== Див. також ==
== Посилання ==
== Посилання ==

Версія за 21:51, 3 лютого 2020

Ця стаття в процесі редагування певний час.

Будь ласка, не редагуйте її, бо Ваші зміни можуть бути втрачені.

Якщо ця сторінка не редагувалася кілька днів, будь ласка, приберіть цей шаблон. Це повідомлення призначене для уникнення конфліктів редагування.

Останнє редагування зробив користувач NazarSusP (внесок, журнали) о 21:51 UTC (2285984 хвилини тому).

Рибосомальний зсув рамки зчитування (англ. ribosomal frameshifting), також відомий як трансляційний зсув рамки зчитування (англ. translational frameshifting) або трансляційне перекодування (англ. translational recoding) — це біологічне явище, що виникає під час трансляції, й внаслідок якого продукується декілька унікальних білків з однієї мРНК[1]. Процес може бути запрограмований нуклеотидною послідовністю мРНК і іноді впливає на вторинну, тривимірну структуру мРНК[2]. Це явище описане здебільшого у вірусів (особливо у ретровірусів), ретротранспозонах, бактеріальних вставних елементах, а також у деяких клітинних генах[3].

Огляд процесу

Білки транслюються шляхом зчитування кодонів (трьох послідовно розташованих нуклеотидних залишків) з ланцюга мРНК, з одного кінця мРНК до іншого (від 5'- до 3'-кінця). Кожен кодон транслюється в одну амінокислоту. Таким чином, зсув будь-якої кількості нуклеотидів, що не ділиться на 3, в рамці зчитування, призведе до того, що наступні кодони будуть читатися по-іншому[4]. Це фактично змінює рибосомальну рамку зчитування. Наприклад, наступне речення, коли читається з початку, має сенс для читача: 

|Старт|ТУТ АБО ТАМ БУВ ЛІС АБО САД ...
|Старт|123 123 123 123 123 123 123 ...

Проте, зсув рамки зчитування між літерами T і У першого слова, тобто читання речення з другої літери першого слова (фактично «зсув рамки +1», якщо розглядати позицію 0 як початкову позицію літери Т) призведе до такого: 

T|Старт|УТА БОТ АМБ УВЛ ІСА БОС АД...
-|Старт|123 123 123 123 123 123 12...

Тепер речення не має сенсу. У разі транслювання рибосомою, зсув рамки зчитування може призвести або до нонсенсу (появи передчасного стоп-кодону) після зсуву рамки зчитування, або до створення повністю нового білка після зсуву рамки зчитування. У тому разі, коли зсув рамки зчитування призводить до нонсенс-мутації, НОР-шляхом (нонсенс-опосередкований розпад мРНК) може бути зруйнований мРНК-транскрипт, тому зсув рамки зчитування слугував би методом регуляції рівня експресії асоційованого гена[5] .

Функція

У вірусів це явище може бути запрограмоване відбуватися в певних ділянках і дозволяє вірусу кодувати кілька типів білків в одній і тій же мРНК. Яскравими прикладами слугують ВІЛ-1 (вірус імунодефіциту людини)[6], ВСР (вірус саркоми Рауса)[7] і вірус грипу (грип)[8], які всі покладаються на зсув рамки зчитування для створення правильного співвідношення білків 0-рамки (нормальна трансляція) та «транс-рамки» (кодуються послідовністю зі зсувом рамки зчитування). Його призначення у вірусів — це насамперед для вміщення більшої кількості генетичної інформації в меншій кількості генетичного матеріалу.

У еукаріотів, схоже, він відіграє певну роль у регуляції рівнів експресії генів шляхом генерування передчасних стоп-кодонів та створення нефункціональних транскриптів[3][9].

Типи зсуву рамок зчитування

Найпоширенішим типом зсув рамок зчитування є -1 зсув рамки зчитування або запрограмований -1 рибосомальний зсув рамки зчитування. Іншими, рідкіснішими типами зсувів рамок зчитування є +1 і -2 зсуви рамок зчитування[2]. −1 та +1, як вважається, контролюються різними механізмами, про які ідеться нижче. Обидва механізми керуються кінетично.

Запрограмований -1 рибосомальний зсув рамки зчитування

Тандемне ковзання 2 тРНК на слизькій послідовності вірусу саркоми Рауса. Після зсуву рамки зчитування, нове спаровування основ є правильним для першого та другого нуклеотидів, але неправильним в зміщеному (воблівському) положені. E-, P- і A-сайт рибосоми показані. Розташування наростального поліпептидного ланцюга не вказано на зображенні, тому що поки немає єдиної думки щодо того, чи −1 ковзання відбувається до чи після того, як поліпептид переноситься з тРНК Р-сайту до тРНК A-сайту (в цьому випадку з аспарагіл-тРНК до лейцил-тРНК).[7].

За -1 зсуву рамки зчитування, рибосома зісковзує на один нуклеотид назад і продовжує трансляцію в -1 рамці зчитування. Є, як правило, три елементи, що містять сигнал -1 зсуву рамки зчитування: слизька послідовність, спейсерна область та вторинна структура РНК. Слизька послідовність відповідає мотиву X_XXY_YYZ, де XXX є будь-якими трьома однаковими нуклеотидами (хоча трапляються деякі винятки), YYY це, як правило, УУУ або ААА, а Z - це А, Ц або У. Оскільки структура цього мотиву містить 2 прилеглих 3-нуклеотидні повтори, вважається, що -1 зсув рамки зчитування описується моделлю тандемного ковзання, за якого одночасно антикодон тРНК в рибосомальному Р-сайті переспаровується з XXY на XXX, а антикодон в А-сайті переспаровується з YYZ на YYY. Ці нові пари ідентичні парам 0-рамки зчитування, за винятком їхніх третіх позицій. Ця відмінність не має значного негативного впливу на зв'язування з антикодоном, тому що третій нуклеотид в кодоні, який перебуває в зміщеному (воблівському) положені, має слабшу специфічність зв'язування тРНК антикодону, ніж перший і другий нуклеотиди[2][10]. У цій моделі структура мотивів пояснюється тим, що антикодони в першому і другому положені повинні мати можливість ідеально спаровуватися як в 0, так і в -1 рамці зчитування. Таким чином, нуклеотиди 2 та 1 повинні бути ідентичними й нуклеотиди 3 та 2 також повинні бути ідентичними, що зумовлює необхідність у послідовності 3 однакових нуклеотидів для кожної тРНК, яка «ковзає»[11].

+1 рибосомальний зсув рамки зчитування

«Слизька послідовність» сигналу +1 зсуву рамки зчитування не має однакового мотиву, і натомість, здається, здійснюється паузою рибосоми на послідовності, що кодує рідкісну амінокислоту[12]. Рибосоми не транслюють білки з постійною швидкістю, незалежно від послідовності. Деякі кодони транслюються довше, тому що немає достатньої кількості тРНК саме цього кодону в цитозолі[13]. Через це затримання, існують невеликі ділянки послідовностей кодонів, які контролюють швидкість рибосомального зсуву рамки зчитування. Зокрема, рибосома повинна зробити паузу, щоб дочекатися прибуття рідкісної тРНК, і це збільшує кінетичну сприятливість рибосоми та асоційованої тРНК до проковзування на нову рамку зчитування[12][14]. За цієї моделі, зміна рамки зчитування спричинена проковзуванням однієї тРНК, а не двох.

Див. також

Посилання

  1. ↑ Atkins JF, Loughran G, Bhatt PR, Firth AE, Baranov PV (September 2016). Ribosomal frameshifting and transcriptional slippage: From genetic steganography and cryptography to adventitious use. Nucleic Acids Research. 44 (15): 7007—7078. doi:10.1093/nar/gkw530. PMC 5009743. PMID 27436286.
  2. ↑ а б в Napthine S, Ling R, Finch LK, Jones JD, Bell S, Brierley I, Firth AE (June 2017). Protein-directed ribosomal frameshifting temporally regulates gene expression. Nature Communications. 8: 15582. Bibcode:2017NatCo...815582N. doi:10.1038/ncomms15582. PMC 5472766. PMID 28593994.
  3. ↑ а б Ketteler R (2012). On programmed ribosomal frameshifting: the alternative proteomes. Frontiers in Genetics (English) . 3: 242. doi:10.3389/fgene.2012.00242. PMC 3500957. PMID 23181069.{{cite journal}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  4. ↑ Ivanov IP, Atkins JF (2007). Ribosomal frameshifting in decoding antizyme mRNAs from yeast and protists to humans: close to 300 cases reveal remarkable diversity despite underlying conservation. Nucleic Acids Research. 35 (6): 1842—1858. doi:10.1093/nar/gkm035. PMC 1874602. PMID 17332016.
  5. ↑ Dever TE, Dinman JD, Green R (August 2018). Translation Elongation and Recoding in Eukaryotes. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 10 (8): a032649. doi:10.1101/cshperspect.a032649. PMC 6071482. PMID 29610120.
  6. ↑ Jacks T, Power MD, Masiarz FR, Luciw PA, Barr PJ, Varmus HE (January 1988). Characterization of ribosomal frameshifting in HIV-1 gag-pol expression. Nature. 331 (6153): 280—283. Bibcode:1988Natur.331..280J. doi:10.1038/331280a0. PMID 2447506.
  7. ↑ а б Jacks T, Madhani HD, Masiarz FR, Varmus HE (November 1988). Signals for ribosomal frameshifting in the Rous sarcoma virus gag-pol region. Cell. 55 (3): 447—458. doi:10.1016/0092-8674(88)90031-1. PMID 2846182.
  8. ↑ Jagger BW, Wise HM, Kash JC, Walters KA, Wills NM, Xiao YL, Dunfee RL, Schwartzman LM, Ozinsky A, Bell GL, Dalton RM, Lo A, Efstathiou S, Atkins JF, Firth AE, Taubenberger JK, Digard P (July 2012). An overlapping protein-coding region in influenza A virus segment 3 modulates the host response. Science. 337 (6091): 199—204. Bibcode:2012Sci...337..199J. doi:10.1126/science.1222213. PMC 3552242. PMID 22745253.
  9. ↑ Advani VM, Dinman JD (January 2016). Reprogramming the genetic code: The emerging role of ribosomal frameshifting in regulating cellular gene expression. BioEssays. 38 (1): 21—26. doi:10.1002/bies.201500131. PMC 4749135. PMID 26661048.
  10. ↑ Crick FH (August 1966). Codon—anticodon pairing: the wobble hypothesis. Journal of Molecular Biology. 19 (2): 548—555. doi:10.1016/S0022-2836(66)80022-0. PMID 5969078.
  11. ↑ Brierley I (August 1995). Ribosomal frameshifting viral RNAs. The Journal of General Virology. 76 ( Pt 8) (8): 1885—1892. doi:10.1099/0022-1317-76-8-1885. PMID 7636469.
  12. ↑ а б Помилка цитування: Неправильний виклик тегу <ref>: для виносок під назвою :5 не вказано текст
  13. ↑ Gurvich OL, Baranov PV, Gesteland RF, Atkins JF (June 2005). Expression levels influence ribosomal frameshifting at the tandem rare arginine codons AGG_AGG and AGA_AGA in Escherichia coli. Journal of Bacteriology. 187 (12): 4023—4032. doi:10.1128/JB.187.12.4023-4032.2005. PMC 1151738. PMID 15937165.
  14. ↑ Caliskan N, Katunin VI, Belardinelli R, Peske F, Rodnina MV (June 2014). Programmed −1 frameshifting by kinetic partitioning during impeded translocation. Cell. 157 (7): 1619—1631. doi:10.1016/j.cell.2014.04.041. PMID 24949973.
Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Рибосомальний_зсув_рамки_зчитування&oldid=27169132