Консенсусна послідовність Козак

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку

Консенсусна послідовність Козак (англ. Kozak consensus sequence) — специфічна послідовність нуклеотидів близько СТАРТ-кодону у складі молекули мРНК еукаріотів. Вона є важливою для ініціації трансляції. Консенсусна послідовність була вперше описана Мерилін Козак (англ. Marilyn Kozak) у 1986 році[1].

Роль в трансляції[ред. | ред. код]

У еукаріотів старт-сайтом трансляції зазвичай, але не завжди, є перший AUG кодон, в залежності від нуклеотидного контексту навколо нього. Консенсусна послідовність Козак, яка грає важливу роль в ініціації трансляції у еукаріотів, включає чотири-шість нуклеотидів, що передують СТАРТ-кодону, і один-два нуклеотиди безпосередньо після СТАРТ-кодону. У ссавців оптимальний контекст має вигляд gccRccaugG[2][3][4][5]; у дводольних рослин оптимальним контекстом є a(A/C)aaaugGc, у однодольних рослин aRccaugGc[6], де AUG кодон виділений курсивом, а найбільш важливі нуклеотиди в позиціях -3 +4 (+1 відповідає А в AUG кодоне) показано великими літерами; R — пуриновий нуклеотид (аденіновий або гуаніновий). Пуринові нуклеотиди в позиціях -3 +4 вважаються найбільш важливими як у рослин, так і у ссавців[6][7], але деякі дані вказують на те, що позиції -1 і -2 можуть бути також важливими у рослин[8]. У дріжджів нуклеотидний контекст менш важливий для розпізнавання СТАРТ-кодону, і його єдиною характеристикою є пуриновий нуклеотид в позиції -3[1]. Наявність зазначених нуклеотидів, тобто оптимальний нуклеотидний контекст AUG кодону, корелює з високим рівнем синтезу білка з відповідної мРНК in vivo і є характеристикою так званої «сильної» (ефективно ініціації трансляцію) послідовності Козак[9]. Інші варіанти послідовностей Козак є «слабкими». Ген Lmx1b є прикладом гена зі слабкою послідовністю Козак.[10]. У деяких випадках нуклеотид G в положенні -6 може також грати важливу роль в ініціації трансляції.[5]

Послідовність Козак не є сайтом зв'язування рибосоми (англ. ribosomal binding site, RBS), на відміну від прокаріотичної послідовності Шайна-Дальгарно. Показано, що у ссавців в дискримінації між AUG кодонами в оптимальному і неоптимальному контекстах бере участь еукаріотичний фактор ініціації трансляції 1 (eIF1)[11]. На основі експериментальних даних передбачається, що за впізнавання 43S ініціаторним комплексом пуринового нуклеотиду в позиції -3 відповідає взаємодія цього нуклеотиду з альфа-субодиницею eIF2, а за впізнавання пурину в позиції +4, можливо, є відповідальною його взаємодія з нуклеотидами А1818-А1819 в спіралі 44 18S рРНК[12].

Показано найбільш консервативні нуклеотиди навколо СТАРТ-кодону в структурі різних мРНК людини.

Мутації[ред. | ред. код]

Дослідження показали, що мутація G→C в положенні -6 гена β-глобіну людини порушує біосинтез білка. Дана мутація була першою виявленої мутацією в послідовності Козак. Дана мутація була виявлена у членів сім'ї, що проживає на південному сході Італії.[5]

Відмінності в консенсусних послідовностях[ред. | ред. код]

(gcc)gccRccAUGG
       AGNNAUGN
        ANNAUGG
        ACCAUGG
     GACACCAUGG
Конесенсусні послідовності Козак у еукаріотів
Організм Таксон Консенсусна послідовність
Хребетні
gccRccATGG[4]
Плодові мушки (Drosophila spp.) Членистоногі   cAAaATG[13]
Дріжджі (Saccharomyces cerevisiae) Аскоміцети aAaAaAATGTCt[14]
Слизовик (Dictyostelium discoideum) Амебоподібні aaaAAAATGRna[15]
Інфузорії Інфузорії nTaAAAATGRct[15]
Малярійний плазмодій (Plasmodium spp.) Апікомплексні taaAAAATGAan[15]
Токсоплазма (Toxoplasma gondii) Апікомплексні gncAaaATGg[16]
Трипаносоми Кінетопластиди nnnAnnATGnC[15]
Рослини
  AACAATGGC[17]

Див. також[ред. | ред. код]

Примітки[ред. | ред. код]

  1. а б Kozak M (1986). Point mutations define a sequence flanking the AUG initiator codon that modulates translation by eukaryotic ribosomes. Cell 44 (2). с. 283–92. PMID 3943125. doi:10.1016/0092-8674(86)90762-2. 
  2. Kozak M. (1986) «Point mutations define a sequence flanking the AUG initiator codon that modulates translation by eukaryotic ribosomes», Cell 44, 283—292
  3. Kozak M. (1987) «At least six nucleotides preceding the AUG initiator codon enhance translation in mammalian cells», Journal of Molecular Biology 196, 947—950
  4. а б Kozak M (October 1987). An analysis of 5'-noncoding sequences from 699 vertebrate messenger RNAs. Nucleic Acids Res. 15 (20). с. 8125–8148. PMC 306349. PMID 3313277. doi:10.1093/nar/15.20.8125. 
  5. а б в De Angioletti M, Lacerra G, Sabato V, Carestia C (2004). Beta+45 G--> C: a novel silent beta-thalassaemia mutation, the first in the Kozak sequence. Br J Haematol 124 (2). с. 224–31. PMID 14687034. doi:10.1046/j.1365-2141.2003.04754.x. 
  6. а б Joshi C.P., Zhou H., Huang X. and Chiang V.L. (1997) «Context sequences of translation initiation codon in plants», Plant Molecular Biology 35, 993—1001
  7. Kawaguchi R. and Bailey-Serres J. (2005) «mRNA sequence features that contribute to translational regulation in Arabidopsis», Nucleic Acids Research 33, 955—965
  8. Lukaszewicz M., Feuermann M., Jerouville B., Stas A. and Boutry M. (2000) «In vivo evaluation of the context sequence of the translation initiation codon in plants», Plant Science 154, 89-98
  9. Kozak M (1984). Point mutations close to the AUG initiator codon affect the efficiency of translation of rat preproinsulin in vivo. Nature 308. с. 241–246. PMID 6700727. doi:10.1038/308241a0. 
  10. Dunston JA, Hamlington JD, Zaveri J, et al. (September 2004). The human LMX1B gene: transcription unit, promoter, and pathogenic mutations. Genomics 84 (3). с. 565–76. PMID 15498463. doi:10.1016/j.ygeno.2004.06.002. 
  11. Pestova T.V. and Kolupaeva V.G. (2002) «The roles of individual eukaryotic translation initiation factors in ribosomal scanning and initiation codon selection», Genes and Development 16, 2906—2922
  12. Pisarev A.V., Kolupaeva V.G., Pisareva V.P., Merrick W.C., Hellen C.U.T. and Pestova T.V. (2006) «Specific functional interactions of nucleotides at key –3 and +4 positions flanking the initiation codon with components of the mammalian 48S translation initiation complex», Genes and Development 20, 624—636
  13. Cavener DR (February 1987). Comparison of the consensus sequence flanking translational start sites in Drosophila and vertebrates. Nucleic Acids Res. 15 (4). с. 1353–61. PMC 340553. PMID 3822832. doi:10.1093/nar/15.4.1353. 
  14. Hamilton R, Watanabe CK, de Boer HA (April 1987). Compilation and comparison of the sequence context around the AUG startcodons in Saccharomyces cerevisiae mRNAs. Nucleic Acids Res. 15 (8). с. 3581–93. PMC 340751. PMID 3554144. doi:10.1093/nar/15.8.3581. 
  15. а б в г Yamauchi K (May 1991). The sequence flanking translational initiation site in protozoa. Nucleic Acids Res. 19 (10). с. 2715–20. PMC 328191. PMID 2041747. doi:10.1093/nar/19.10.2715. 
  16. Seeber, F. (1997). Consensus sequence of translational initiation sites from Toxoplasma gondii genes. Parasitology Research 83 (3). с. 309–311. PMID 9089733. doi:10.1007/s004360050254. 
  17. Lütcke HA, Chow KC, Mickel FS, Moss KA, Kern HF, Scheele GA (January 1987). Selection of AUG initiation codons differs in plants and animals. Embo J. 6 (1). с. 43–8. PMC 553354. PMID 3556162. 

Література[ред. | ред. код]

  • Kozak M (November 1990). Downstream secondary structure facilitates recognition of initiator codons by eukaryotic ribosomes. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 87 (21). с. 8301–8305. PMC 54943. PMID 2236042. doi:10.1073/pnas.87.21.8301. 
  • Kozak M (November 1991). An analysis of vertebrate mRNA sequences: intimations of translational control. J. Cell Biol. 115 (4). с. 887–903. PMC 2289952. PMID 1955461. doi:10.1083/jcb.115.4.887. 
  • Kozak M (October 2002). Pushing the limits of the scanning mechanism for initiation of translation. Gene 299 (1-2). с. 1–34. PMID 12459250. doi:10.1016/S0378-1119(02)01056-9. 
  • Pestova T.V. and Kolupaeva V.G. (2002) «The roles of individual eukaryotic translation initiation factors in ribosomal scanning and initiation codon selection», Genes and Development 16, 2906—2922
  • Kapp L.D. and Lorsch J.R. (2004) «The molecular mechanics of eukaryotic translation», Annual Review of Biochemistry 73, 657—704
  • Marintchev A. and Wagner G. (2004) «Translation initiation: structures, mechanisms and evolution», Quarterly Review of Biophysics 37, 197—284
  • Pisarev A.V., Kolupaeva V.G., Pisareva V.P., Merrick W.C., Hellen C.U.T. and Pestova T.V. (2006) «Specific functional interactions of nucleotides at key –3 and +4 positions flanking the initiation codon with components of the mammalian 48S translation initiation complex», Genes and Development 20, 624—636
  • Translational Control in Biology and Medicine (2007) Edited by N. Sonenberg, J.W.B. Hershey and M.B. Mathews. 934 pages. Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Press
  • Mitchell S.F. and Lorsch J.R. (2008) «Should I stay or should I go? Eukaryotic translation initiation factors 1 and 1A control start codon recognition», Journal of Biological Chemistry 283, 27345-27349
  • Sonenberg N. and Hinnebusch A.G. (2009) «Regulation of translation initiation in eukaryotes: mechanisms and biological targets», Cell 136, 731—745
  • Van Der Kelen K., Beyaert R., Inze D. and De Veylder L. (2009) «Translational control of eukaryotic gene expression», Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology 44,143-168
  • Benelli D. and Londei P. (2009) «Begin at the beginning: evolution of translational initiation», Research in Microbiology 160, 493—501
  • Jackson R.J., Hellen C.U.T. and Pestova T.V. (2010) «The mechanism of eukaryotic translation initiation and principles of its regulation», Nature Reviews Molecular Cell Biology 10, 113—127