Tarjima qilinmagan beshta asosiy mintaqa - Five prime untranslated region

5, tarjima qilinmagan mintaqa
MRNA.jpg modeli
A ning 5 ′ UTR ning umumiy tuzilishi stenogramma eukaryotik organizmda (aniqrog'i odamlarda)
Identifikatorlar
MeSHD020121
Anatomik terminologiya

The 5, tarjima qilinmagan mintaqa (5, UTR) (a nomi bilan ham tanilgan etakchining ketma-ketligi yoki etakchi RNK) an mintaqasi mRNA bu to'g'ridan-to'g'ri yuqori oqim dan boshlash kodoni. Ushbu mintaqa tartibga solish uchun muhimdir tarjima turli xil mexanizmlar bilan transkriptni viruslar, prokaryotlar va eukaryotlar. Tarjima qilinmagan deb nomlanganida, 5 ′ UTR yoki uning bir qismi ba'zan a ga tarjima qilinadi oqsil mahsulot. Keyin ushbu mahsulot asosiy tarjimasini tartibga solishi mumkin kodlash ketma-ketligi mRNKning Ko'pgina organizmlarda esa 5 ′ UTR to'liq tarjima qilinmaydi, aksincha, kompleks hosil qiladi ikkilamchi tuzilish tarjimani tartibga solish.

5 ′ UTR metabolizmga taalluqli oqsillar bilan o'zaro aloqada ekanligi aniqlandi va oqsillar 5 ′ UTR ichida ketma-ketlikni tarjima qiladi. Bundan tashqari, ushbu mintaqa jalb qilingan transkripsiya kabi tartibga solish jinsiy-o'limga olib keladigan gen Drosophila.[1] 5 ′ UTR ichidagi tartibga solish elementlari mRNA eksporti bilan ham bog'liq.[2]

Umumiy tuzilish

Uzunlik

5 ′ UTR soat boshidan boshlanadi transkripsiyani boshlash sayti va bitadi nukleotid (nt) dan oldin boshlanish ketma-ketligi (odatda AUG) kodlash mintaqasi. Prokaryotlarda 5 ′ UTR uzunligi 3-10 nukleotidga teng, eukaryotlarda esa 100 dan bir necha minggacha nukleotidlarga tenglashadi.[3] Masalan, ste11 stenogramma Schizosaccharomyces pombe 2273 nukleotid 5 ′ UTR ga ega[4] esa lak operon yilda Escherichia coli uning 5 ′ UTR da faqat yettita nukleotid mavjud.[5] Turli xil o'lchamlar, ehtimol 5 ′ UTR tutadigan ökaryotik regulyatsiyaning murakkabligi va kattaroqligi bilan bog'liq boshlang'ichgacha bo'lgan kompleks tarjimani boshlash uchun shakllanishi kerak.

5 ′ UTR ham yo'qolishi mumkin, masalan etakchi mRNKlar. Ribozomalar uchalasining ham domenlar hayot bunday mRNKlarni qabul qiladi va tarjima qiladi.[6] Bunday ketma-ketliklar hayotning uchta sohasida ham uchraydi. Odamlar 2-3 nukleotid etakchisi ostida bosim bilan bog'liq ko'plab genlarga ega. Shuningdek, sutemizuvchilar TISU ketma-ketligi kabi boshqa o'ta qisqa etakchilarga ega.[7]

Elementlar

Anning majburiyligi IRP (temirni boshqaruvchi oqsil) ga va IRE (temirning javob elementi), bu soch turmagichli ilmoqlar, tarjimani tartibga soladi.

Eukaryotik va prokaryotik 5 ′ UTR elementlari juda farq qiladi. Prokaryotik 5 ′ UTR tarkibiga a kiradi ribosomalarni bog'lash joyi (RBS), shuningdek Shine-Dalgarno ketma-ketligi (AGGAGGU), odatda 3-10 gacha tayanch juftliklari boshlang'ich kodonidan yuqoriga qarab.[5] Aksincha, eukaryotik 5 ′ UTR tarkibiga quyidagilar kiradi Kozak konsensusining ketma-ketligi (ACCAUGG), unda boshlang'ich kodoni mavjud.[5] Eukaryotik 5 ′ UTR ham o'z ichiga oladi cis- harakat qilish deb nomlangan tartibga solish elementlari yuqori oqimdagi o'qish ramkalari (uORF) va yuqoridagi AUG (uAUG) va tugatish kodonlari, bu tarjimani tartibga solishda katta ta'sir ko'rsatadi (pastga qarang ). Prokaryotlardan farqli o'laroq, 5 ′ UTR joylashishi mumkin intronlar eukaryotlarda. Odamlarda ~ 35% barcha genlar 5 ′ UTR ichida intronlarni saqlaydi.[8]

Ikkilamchi tuzilish

5 ′ UTR yuqori bo'lgani uchun GK tarkibi, ikkilamchi tuzilmalar ko'pincha uning ichida sodir bo'ladi. Soch qisqichlari 5 ′ UTR ichida joylashgan bunday ikkinchi darajali tuzilmalardan biridir. Ushbu ikkilamchi tuzilmalar, shuningdek, tartibga solishga ta'sir qiladi tarjima.[9]

Tarjimani tartibga solishda roli

Tarjima jarayoni bakteriyalar
Tarjima jarayoni eukaryotlar

Prokaryotlar

Yilda bakteriyalar, tarjimani boshlash qachon sodir bo'ladi IF-3 bilan birga 30S ribosomal subbirligi, 5 ′ UTR ning Shine-Dalgarno (SD) ketma-ketligiga bog'lang.[5] Bu kabi ko'plab boshqa oqsillarni, masalan 50S ribosomal subbirligi, bu tarjima qilishni boshlashga imkon beradi. Ushbu bosqichlarning har biri tarjimani boshlashni tartibga soladi.

Tashabbus Arxeya kamroq tushuniladi. SD sekanslari juda kam uchraydi va boshlang'ich omillar eukaryotiklar bilan ko'proq o'xshashdir. Bakterial IF3 gomologi mavjud emas.[10] Ba'zi mRNAlar etakchisiz.[11]

Ikkala sohada ham Shine-Dalgarno ketma-ketligi bo'lmagan genlar kamroq tushunilgan holda tarjima qilingan. Talab, boshlang'ich kodoni yaqinidagi ikkilamchi tuzilmaning etishmasligi kabi ko'rinadi.[12]

Eukaryotlar

Boshlanishdan oldin kompleks tartibga solish

Eukaryotlarda tarjimani tartibga solish prokaryotlarga qaraganda ancha murakkab. Dastlab, eIF4F kompleksi ishga qabul qilinadi 5 ′ qopqoq bu o'z navbatida ribosomal kompleksni 5 ′ UTR ga jalb qiladi. Ikkalasi ham eIF4E va eIF4G tarjima boshlanishining tezligini cheklaydigan 5 transl UTR ni bog'lab qo'ying. Biroq, bu yagona tartibga solish bosqichi emas tarjima bu 5 ′ UTRni o'z ichiga oladi.

RNK bilan bog'laydigan oqsillar ba'zan boshlang'ichgacha bo'lgan kompleks shakllanishiga yo'l qo'ymaslik uchun xizmat qiladi. Masalan, tartibga solish msl2 gen. SXL oqsili birlamchi transkriptning 5 ′ UTR segmentida joylashgan intron segmentiga birikadi, bu esa qayta ishlangandan so'ng intronni kiritilishiga olib keladi.[13] Ushbu ketma-ketlik 5 ′ va ikkalasiga bir vaqtning o'zida bog'langan oqsillarni jalb qilishga imkon beradi 3, UTR, tarjima oqsillarini yig'ilishiga yo'l qo'ymaslik. Shu bilan birga, SXL tarkibida a tarkibiga kirmagan RNKlarning tarjimasini ham bostirishi mumkinligi ta'kidlangan poly (A) quyruq, yoki umuman olganda, 3 ′ UTR.

MRNKning har xil shakllari va ularning har biri tarjima regulyatsiyasiga qanday ta'sir qiladi

Yopiq tsikli tartibga solish

Tarjimaning yana bir muhim regulyatori - bu 3 UTR va 5 UTR o'rtasidagi o'zaro bog'liqlik.

Orasidagi o'zaro ta'sir oqsillar ga bog'langan 3, UTR va 5 ′ UTR, tartibga soluvchi dumaloqlashuvni keltirib chiqaradi tarjima.

Yopiq tsiklli struktura tarjimani inhibe qiladi. Bu kuzatilgan Ksenopus laevis, unda 5 ′ kepka bilan bog'langan eIF4E Maskin bilan bog'langan CPEB 3-UTR-da, tarjima qilishda harakatsiz stenogrammalar. Ushbu translyatsion inhibisyon CPEB tugagandan so'ng o'chiriladi fosforillangan, Maskin bog'lash joyini siljitish, bunga imkon beradi polimerizatsiya yordamida tarjima texnikasini jalb qilishi mumkin bo'lgan PolyA dumining PABP.[14] Biroq, ushbu mexanizm katta nazorat ostida bo'lganligini ta'kidlash muhimdir.[15]

Ferritin regulyatsiyasi

Asosiy maqola: Temirga javob beruvchi element

Hujayralardagi temir miqdori temirni saqlash va metabolizmga aloqador ko'plab oqsillarni tarjima qilish orqali saqlanadi. 5 ′ UTR soch turmagichli ikkilamchi tuzilishni shakllantirish qobiliyatiga ega ( temirga javob beruvchi element yoki temirni boshqaruvchi oqsillar (IRP1 va IRP2) tomonidan tan olingan. Kam miqdordagi temir natijasida maqsad mRNKning ORFsi bloklanadi sterik to'siq IRP1 va IRP2 ning IREga ulanishidan. Agar temir yuqori bo'lsa, unda ikkita temirni boshqaruvchi oqsillar shunchalik kuchli bog'lanmaydi va temir kontsentratsiyasini boshqarishda muhim rol o'ynaydigan oqsillarni ifoda etishga imkon beradi. Tarjimasi aniqlangandan so'ng ushbu funktsiya biroz qiziqish uyg'otdi amiloid oqsili uning 5 ′ UTR da topilgan IREga bitta nukleotidli polimorfizm tufayli buzilishi mumkin mRNA, o'z-o'zidan ortib boradigan xavfga olib keladi Altsgeymer kasalligi.[16]

uORFlar va qayta boshlash

Asosiy maqola: Yuqori oqim o'qish doirasi

Eukaryotlarda tarjimaviy tartibga solishning yana bir shakli 5-UTR ning yuqori oqimdagi o'qish ramkalari (uORF) deb nomlangan noyob elementlardan iborat. Ushbu elementlar juda keng tarqalgan bo'lib, inson genlarining 35-49 foizida uchraydi.[17] UORF - bu kodlash ketma-ketligini boshlash joyining yuqori qismida joylashgan 5 ′ UTRda joylashgan kodlash ketma-ketligi. Ushbu uORFlar yuqori oqim AUG (uAUG) deb nomlanuvchi o'zlarining boshlang'ich kodonlarini o'z ichiga oladi. Bu kodon ribosomalar yordamida skanerlashi va keyinchalik mahsulot yaratish uchun tarjima qilinishi mumkin,[18] asosiy oqsillarni kodlash ketma-ketligi yoki bir xil transkriptda mavjud bo'lishi mumkin bo'lgan boshqa uORFlarning tarjimasini tartibga solishi mumkin.

UORF ketma-ketligi tarjima qilinganidan keyin asosiy ORF ichidagi oqsilning tarjimasi qayta boshlash deb nomlanadi.[19] Qayta boshlash jarayoni ORF oqsilining tarjimasini kamaytirishi ma'lum. Protein regulyatsiyasini boshqarish uORF va asosiy ORFdagi birinchi kodon orasidagi masofa bilan belgilanadi.[19] UORF o'zining uAUG va asosiy ORF ning boshlang'ich kodoni orasidagi masofani uzoqlashtirishi bilan reititsiyani kuchaytirishi aniqlandi, bu ribosomaning asosiy oqsilning tarjimasini o'tkazishdan oldin tarjima omillarini qayta o'rganishi kerakligini ko'rsatadi.[19] Masalan, ATF4 regulyatsiya uORF1 va uORF2 deb nomlangan ikkita uORF tomonidan amalga oshiriladi, ularning tarkibiga uchta aminokislotalar va ellik to'qqizta aminokislotalar kiradi. UORF2 ning joylashuvi bilan mos keladi ATF4 ORF. Oddiy sharoitlarda uORF1 tarjima qilinadi, keyin uORF2 ning tarjimasi faqat keyin sodir bo'ladi eIF2 -TTC qayta olingan. UORF2 ni tarjima qilish ribosomalarning ATF4 ORF, uning boshlang'ich kodoni uORF2 ichida joylashgan. Bu uning repressiyasiga olib keladi. Biroq, stress sharoitida, 40S eIF2-TC kontsentratsiyasining pasayishi tufayli ribosoma uORF2 ni chetlab o'tadi, ya'ni ribosoma uORF2 ni tarjima qilish uchun bir vaqtning o'zida o'zlashtirmaydi. Buning o'rniga, ATF4 tarjima qilingan.[19]

Boshqa mexanizmlar

Qayta tiklashdan tashqari, uORFlar quyidagi sabablarga ko'ra tarjimani boshlashga hissa qo'shadi.

  • UORF nukleotidlari yuqori tuzilgan mRNKga olib keladigan kodonni kodlashi mumkin, bu esa ribosomaning to'xtab qolishiga olib keladi.[19]
  • oqsillarni kodlashning asosiy ketma-ketligini tarjima qilishda cis- va trans-regulyatsiya.[19]
  • Bilan o'zaro aloqalar IRES saytlar.[19]
Misol IRES ning 5 UTR qismida Poliovirus genom

Ichki ribosomalarga kirish joylari va viruslar

Asosiy maqola: Ichki ribosomalarga kirish joyi

Virusli (shuningdek, ba'zi bir eukaryotik) 5 ′ UTR mavjud ichki ribosomalarga kirish joylari, bu translyatsiyani faollashtirishning kepkadan mustaqil usuli. IRES 5 g chegarasida kompleks qurish o'rniga, tarjimani boshlash uchun ribosomal komplekslarni transkriptga to'g'ridan-to'g'ri bog'lashga imkon beradi.[20] IRES virusni tez nusxalashga imkon beradigan preinitatsiya kompleksiga ehtiyoj yo'qligi sababli virusli transkriptni yanada samarali tarjima qilishga imkon beradi.[5]

Transkripsiyani boshqarishda roli

msl-2 stenogramma

Transkripsiyasi msl-2 transkript uchun bir nechta majburiy saytlar tomonidan tartibga solinadi Sxl 5 ′ UTR da.[1] Xususan, ushbu poli-urasil saytlar erkaklar bilan biriktirilgan, ammo urg'ochilarda qo'shilish inhibatsiyasi orqali saqlanadigan kichik intronga yaqin joylashgan. Ushbu qo'shilish inhibisyonu tomonidan saqlanadi Sxl.[1] Mavjud bo'lganda, Sxl ning tarjimasini bostiradi msl2 uORFda joylashgan 5 kodli UTR da boshlang'ich kodonining tarjimasini oshirish orqali (uORF haqida qo'shimcha ma'lumot olish uchun yuqoriga qarang ). Shuningdek, Sxl TIA-1 ni poli (U) hududiga raqobatlashadi va snRNP ning oldini oladi (qadam muqobil qo'shish ) 5-qismli saytga yollash.[1]

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ a b v d Penalva, L. O. F.; Sanches, L. (2003). "RNK bilan bog'langan oqsillarni jinsiy-o'ldiruvchi (Sxl) va drozofilaning jinsini aniqlash va dozasini kompensatsiyalashni nazorat qilish". Mikrobiologiya va molekulyar biologiya sharhlari. 67 (3): 343-59, tarkib. doi:10.1128 / MMBR.67.3.343-359.2003. PMC  193869. PMID  12966139.
  2. ^ Cenik, mumkin; Chua, Xon Nian; Chjan, Xuy; Tarnavskiy, Stefan P.; Akef, Abdalla; Derti, Adnan; Tasan, Murat; Mur, Melissa J.; Palazzo, Aleksandr F.; Rot, Frederik P. (2011). Snayder, Maykl (tahrir). "Genom tahlillari sekretor va mitoxondriyal genlar uchun 5′UTR intronlari va yadroviy mRNA eksporti o'rtasidagi o'zaro bog'liqlikni ochib beradi". PLOS Genetika. 7 (4): e1001366. doi:10.1371 / journal.pgen.1001366. ISSN  1553-7404. PMC  3077370. PMID  21533221.
  3. ^ Lodish, Havery (2004). Molekulyar hujayra biologiyasi. Nyu-York, Nyu-York: W.H. Freeman and Company. p.113. ISBN  978-0-7167-4366-8.
  4. ^ Rind, Nikolay; Chen, Zehua; Yassur, Moran; Tompson, Dawn A.; Xaas, Brayan J.; Xabib, Naomi; Vapinski, Ilan; Roy, Sushmita; Lin, Maykl F.; Xeyman, Devid I.; Yosh, Sara K.; Furuya, Kanji; Guo, Yabin; Pidu, Alison; Chen, Huei Mei; Robbertse, Barbara; Goldberg, Jonathan M.; Aoki, Keyta; Beyn, Yelizaveta X.; Berlin, Aaron M.; Desjardinlar, Kristofer A.; Dobbs, Edvard; Dukaj, Livio; Fan, Lin; Fitsjerald, Maykl G.; Frantsiya, Kortni; Gujja, Sharvari; Xansen, Klavs; Keyfenxaym, Dan; Levin, Joshua Z. (2011). "Parchalanish xamirturushlarining qiyosiy funktsional genomikasi". Ilm-fan. 332 (6032): 930–6. Bibcode:2011 yil ... 332..930R. doi:10.1126 / science.1203357. PMC  3131103. PMID  21511999.
  5. ^ a b v d e Brown, TA (2007). Genomlar 3. Nyu-York, Nyu-York: Garland Science Publishing. p. 397. ISBN  978-0-8153-4138-3.
  6. ^ Brok, JE; Pursaxiyan, S; Giliberti, J; Limbax, Pensilvaniya; Janssen, GR (oktyabr 2008). "Ribozomalar o'zlarining 5'-terminalli AUG ni tanib olish orqali etherich coli tarkibidagi etakchi mRNKni bog'laydi". RNK. 14 (10): 2159–69. doi:10.1261 / rna.1089208. PMC  2553737. PMID  18755843.
  7. ^ Akulich, Kseniya A.; Andreev, Dmitriy E.; Terenin, Ilya M.; Smirnova, Viktoriya V.; Anisimova, Aleksandra S.; Makeeva, Desislava S.; Arxipova, Valentina I.; Stolboushkina, Elena A.; Garber, Mariya B.; Prokofjeva, Mariya M.; Spirin, Pavel V.; Prassolov, Vladimir S.; Shatskiy, Ivan N.; Dmitriev, Sergey E. (2016 yil 28-noyabr). "Eukaryotlarda etakchi mRNA tomonidan qo'llaniladigan to'rtta tarjimani boshlash usuli". Ilmiy ma'ruzalar. 6 (1): 37905. Bibcode:2016 yil NatSR ... 637905A. doi:10.1038 / srep37905. PMC  5124965. PMID  27892500.
  8. ^ Bicknell AA, Cenik C, Chua HN, Roth FP, Mur MJ (dekabr 2012). "UTRlarda intronlar: nega ularni e'tiborsiz qoldirishimiz kerak". BioEssays. 34 (12): 1025–34. doi:10.1002 / bies.201200073. PMID  23108796.
  9. ^ Babendure, J. R .; Babendure, JL; Ding, JH; Tsien, RY (2006). "MRNA tuzilishi bilan sutemizuvchilar tarjimasini qopqoqlar yonida boshqarish". RNK. 12 (5): 851–61. doi:10.1261 / rna.2309906. PMC  1440912. PMID  16540693.
  10. ^ Benelli, D; Londei, P (yanvar 2011). "Arxeyadagi tarjimani boshlash: saqlanadigan va domenga xos xususiyatlar". Biokimyoviy jamiyat bilan operatsiyalar. 39 (1): 89–93. doi:10.1042 / BST0390089. PMID  21265752.
  11. ^ Ernandes, Yunoniston; Yagus, bibariya (2016-08-10). "Translational Initiation evolyutsiyasi: Arxeyadan Eukariyagacha". Oqsillarni sintez qilish mexanizmining rivojlanishi va uni tartibga solish. Ernandes, Yunoniston ,, Yagus, Rozmariy. Shveytsariya. doi:10.1007/978-3-319-39468-8_4. ISBN  9783319394688. OCLC  956539514.
  12. ^ Nakagava, S; Niimura, Y; Gojobori, T (2017 yil 20-aprel). "Prokaryotlarda Shine-Dalgarno ketma-ketligi bo'lmagan genlar uchun tarjima boshlash mexanizmlarining qiyosiy genomik tahlili". Nuklein kislotalarni tadqiq qilish. 45 (7): 3922–3931. doi:10.1093 / nar / gkx124. PMC  5397173. PMID  28334743.
  13. ^ Araujo, Patrisiya R.; Yun, Kixun; Ko, Dajzin; Smit, Endryu D.; Qiao, Mei; Suresh, Uthra; Berns, Suzanna S.; Penalva, Luiz O. F. (2012). "Boshlanishidan oldin: 5 ′ UTR da tarjimani tartibga solish". Qiyosiy va funktsional genomika. 2012: 1–8. doi:10.1155/2012/475731. PMC  3368165. PMID  22693426.
  14. ^ Gilbert, Skott (2010). Rivojlanish biologiyasi. Sanderlend, MA: Sinauer Associates. p. 60. ISBN  978-0-87893-384-6.
  15. ^ Kozak, Merilin (2008). "Translatsiyaviy tartibga solish bo'yicha noto'g'ri g'oyalar mikroRNKlarning qanday ishlashiga oid chalkashliklarga yo'l ochdi". Gen. 423 (2): 108–15. doi:10.1016 / j.gene.2008.07.013. PMID  18692553.
  16. ^ Rojers, Jek T.; Bush, Eshli I.; Cho, Xyan-Xi; Smit, Debora X.; Tomson, Endryu M.; Fridlich, Avi L.; Lahiri, Debomoy K.; Lidman, Piter J.; Xuang, Xudong; Keyxill, Ketrin M. (2008). "Temir va amiloid prekursor oqsili (APP) va ferritin mRNKlarining tarjimasi: Altsgeymer kasalligida asab oksidlanishiga qarshi riboregulyatsiya". Biokimyoviy jamiyat bilan operatsiyalar. 36 (6): 1282–7. doi:10.1042 / BST0361282. PMC  2746665. PMID  19021541.
  17. ^ Mignone, Flavio; Gissi, Karmela; Liuni, Sabino; Pesole, Graziano (2002). "MRNAlarning tarjima qilinmagan hududlari". Genom biologiyasi. 3 (3): sharhlar0004.1. doi:10.1186 / gb-2002-3-3-sharhlar0004. PMC  139023. PMID  11897027.
  18. ^ Vetmar, Klaus; Smink, Xeske J.; Leutz, Achim (2010). "Yuqoridagi ochiq o'qish doiralari: fiziologiyadagi (patologik) molekulyar kalitlar". BioEssays. 32 (10): 885–93. doi:10.1002 / bies.201000037. PMC  3045505. PMID  20726009.
  19. ^ a b v d e f g Somers, Joanna; Pöyri, Tuyja; Uillis, Anne E. (2013). "Sutemizuvchilar oqimining ochiq o'qish doirasi funktsiyasiga istiqbol". Xalqaro biokimyo va hujayra biologiyasi jurnali. 45 (8): 1690–700. doi:10.1016 / j.biocel.2013.04.020. PMC  7172355. PMID  23624144.
  20. ^ Tompson, Sunni R. (2012). "IRES ribosomalarni qul qilish uchun ishlatadigan fokuslar". Mikrobiologiya tendentsiyalari. 20 (11): 558–66. doi:10.1016 / j.tim.2012.08.002. PMC  3479354. PMID  22944245.