11.5: סריקה דולפת

5,801 Views

02:28 min

November 23, 2020

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

במהלך רוב תהליכי התרגום האוקריוטיים, תת-יחידת הריבוזום הקטנה 40S סורקת mRNA מקצה ה-5' שלה עד שהיא נתקלת בקודון ההתחלה הראשון של AUG. תת-היחידה ריבוזומלית הגדולה 60S מצטרפת לתת-יחידה קטנה יותר כדי להתחיל סינתזת חלבון. המיקום של התחלת התרגום נקבע במידה רבה על ידי הנוקלאוטידים ליד קודון ההתחלה שכן עשויים להיות אתרי התחלת תרגום מרובים על ה-mRNA. מרילין קוזאק גילתה שהרצף RCCAUGG (כאשר R מייצג או אדנין או גואנין) הוא רצף זיהוי אופטימלי להתחלת התרגום. הפורין במיקום -3 והגואנין במיקום +4 נשמרים מאוד בכל מיני בעלי חיים וצמחים ומווסתים את התחלת סינתזת החלבון. אם לקודון ההתחלה הראשון אין פורין במיקום -3 וגואנין במיקום +4, אז הרצף הזה נמצא בהקשר חלש. לדוגמה, נגיף גוש הבוטנים מכיל RNA המקודד לשני חלבונים, p23 ו-p39. קודון ההתחלה הראשון מיועד לסינתזה של p23 ויש לו רצף זיהוי חלש, CUUAUGU. כ-30% מהריבוזומים ידלגו על קודון ההתחלה הראשון ויתחילו תרגום בקודון התחלה במורד הזרם במקום זאת, וייצרו את החלבון השני, p39. התחלה זו של תרגום באתר חלופי מכונה כסריקה דולפת ונצפתה ב-mRNA של יונקים, צמחים ווירוסים.

גם המרחק של קודון ההתחלה מאלמנטים אחרים בשעתוק יכול לגרום לסריקה דולפת. אם קודון ההתחלה הראשון הוא פחות מ-12 נוקלאוטידים מקצה 5' של השעתוק, ניתן לדלג על ה-AUG הראשון. זה יכול להתרחש גם אם שני קודוני התחלה של AUG מרווחים קרוב, כפי שניתן לראות בקטע 6 של נגיף השפעת B, שבו שני קודוני התחלה מופרדים על ידי 4 נוקלאוטידים בלבד.

סריקה דולפת מאפשרת לאורגניזמים לייצר איזופורמים שונים של חלבון כאשר שני קודוני ההתחלה נמצאים באותה מסגרת קריאה. גן הקולטן לגלוקוקורטיקואידים מיונקים הוא דוגמה טובה לסריקה דולפת שבה מיוצרים שני איזופורמים שונים של החלבון - הגדול 94 kDa GR1 והקטן 91 kDa GR2. למרות גודלו הקטן יותר, GR2 יעיל פי שניים מ-GR1 בטרנסאקטיבציה של גנים. מצד שני, אם לקודון ההתחלה הראשון ומורד הזרם יש מסגרות קריאה שונות, זה יכול להוביל לייצור של חלבונים שונים לחלוטין. לדוגמה, ה-mRNA מקטע 2 של נגיף השפעת A יכול לקודד 2 חלבונים שונים. החלבון הראשון הוא מרכיב ליבה של הפולימראז הנגיפי הנחוץ לשכפול הנגיף; החלבון השני מקדם אפופטוזיס ואינו חיוני לשכפול הנגיף.

Transcript

במהלך תרגום אאוקריוטי, ריבוזומים סורקים mRNA החל מסוף 5' עד שהם פוגשים את רצף AUG הראשון, קודון ההתחלה, ומתחילים סינתזת חלבונים.

עם זאת, ל-mRNA עשויים להיות שני קודונים AUG או יותר הכלולים ברצף שלו. ריבוזומים לעיתים לא יצליחו לזהות את קודון ה-AUG הראשון ובמקום זאת יתחילו סינתזת חלבונים מקודון התחלה בהמשך גדיל ה-mRNA.

תופעה זו נקראת סריקה דולפת, והיא מאפשרת ייצור של סוגים רבים של חלבונים מאותו mRNA.

רצף קונצנזוס מסוים, המכונה רצף קוזאק, קובע אם ריבוזום יתחיל סינתזת חלבונים בקודון ההתחלה הראשון או ידלג עליו. ברצף זה, A של קודון ההתחלה הראשון AUG ממוספר כ- +1. הנוקלאוטידים שאחרי הם חיוביים, והנוקלאוטידים שלפניהם שליליים.

הרצף האופטימלי מתרחש כאשר פורין נמצא במיקום -3 וגואנין נמצא במיקום +4. במצב -3, אדנין יעיל יותר מגואנין בייזום תרגום.

לשינויים בשאר רצף הנוקלאוטידים יש השפעה מועטה על סינתזת החלבונים.

כאשר קיים רצף אופטימלי, כמעט כל הריבוזומים יתחילו סינתזת חלבונים בקודון AUG זה.

לעומת זאת, אם פורין במיקום 3- או גואנין במיקום +4 נעדרים, רק חלק מהריבוזומים יתחילו תרגום בקודון AUG הראשון. רוב הריבוזומים ידלגו על קודון התחלה זה, ימשיכו לסרוק את ה-mRNA, ויתחילו תרגום בקודון התחלה במורד הזרם בתוך רצף זיהוי אופטימלי.

בסריקה דולפת, אם לשני הקודונים יש מסגרת קריאה זהה, החלבונים המיוצרים יהיו שונים רק ב-N-termini שלהם. זה מאפשר לתאים לייצר חלבונים ללא אות ספציפי לאברונים ב-N-terminus, למשל.

מצד שני, אם לקודון ההתחלה במורד הזרם יש מסגרת קריאה שונה מזו של קודון ההתחלה הראשון, זה יכול להוביל לייצור של סוגים שונים לחלוטין של חלבונים.