Undichtes Scannen

Während der meisten eukaryotischen Translationsprozesse scannt die kleine 40S-Ribosomenuntereinheit eine mRNA von ihrem 5'-Ende, bis sie auf das erste Start-AUG-Codon trifft. Dann verbindet sich die große 60S-Ribosomenuntereinheit mit der kleineren, um die Proteinsynthese zu initiieren. Der Ort der Translationsinitiation wird weitgehend durch die Nukleotide in der Nähe des Startcodons bestimmt, da auf der mRNA mehrere Translationsinitiationsstellen vorhanden sein können. Marilyn Kozak entdeckte, dass die Sequenz RCCAUGG (wobei R für Adenin oder Guanin steht) eine optimale Erkennungssequenz für die Translationsinitiation ist. Das Purin an der -3 Position und das Guanin an der +4 Position sind in Tier- und Pflanzenarten stark konserviert und regulieren die Initiation der Proteinsynthese. Wenn das erste Start-Codon kein Purin an der -3 Position und kein Guanin an der +4 Position hat, befindet sich diese Sequenz in einem schwachen Kontext. Beispielsweise enthält das Peanut Clump Virus eine RNA, die zwei Proteine, p23 und p39, kodiert. Das erste Startcodon ist für die Synthese von p23 und hat eine schwache Erkennungssequenz, CUUAUGU. Etwa 30% der Ribosomen überspringen das erste Startcodon und initiieren stattdessen die Translation an einem weiter stromabwärts gelegenen Startcodon, was zur Produktion des zweiten Proteins, p39, führt. Diese Initiation der Translation an einer alternativen Stelle wird als leaky scanning bezeichnet und wurde in mRNAs von Säugetieren, Pflanzen und Viren beobachtet.

Die Distanz des Startcodons zu anderen Elementen im Transkript kann ebenfalls zu einem leaky scanning führen. Wenn das erste Startcodon weniger als 12 Nukleotide vom 5'-Ende des Transkripts entfernt ist, kann das erste AUG übersprungen werden. Dies kann auch auftreten, wenn zwei AUG-Startcodons eng beieinander liegen, wie im Segment 6 des Influenzavirus B, wo zwei Startcodons nur durch 4 Nukleotide getrennt sind.

Leaky scanning ermöglicht es Organismen, unterschiedliche Isoformen eines Proteins zu produzieren, wenn die beiden Startcodons im gleichen Leseraster liegen. Das Glukokortikoidrezeptorgen von Säugetieren ist ein gutes Beispiel für dieses Typ von leaky scanning, bei dem zwei verschiedene Isoformen des Proteins produziert werden – das größere 94 kDa GR1 und das kleinere 91 kDa GR2. Trotz seiner kleineren Größe ist GR2 zweimal effizienter als GR1 bei der Gen-Transaktivierung. Andererseits kann es, wenn das erste und das stromabwärts gelegene Startcodon unterschiedliche Leseraster haben, zur Produktion von völlig verschiedenen Proteinen führen. Beispielsweise kann das Segment 2 mRNA des Influenza-A-Virus 2 verschiedene Proteine kodieren. Das erste Protein ist eine Kernkomponente der viralen Polymerase, die für die Virusreplikation notwendig ist; das zweite Protein fördert die Apoptose und ist nicht essenziell für die Virusreplikation.