11.5
Leaky Scanning
Durante la traduzione eucariotica, i ribosomi scansionano l'mRNA, a partire dall'estremità 5-primi, fino a quando incontrano la prima sequenza AUG, il codone di partenza, e iniziano la sintesi delle proteine. Tuttavia, un mRNA può avere due o più codoni AUG contenuti nella sua sequenza. I ribosomi a volte non riusciranno a riconoscere il primo codone AUG, e, invece, inizieranno la sintesi proteica da un codone di partenza più in basso nel filamento di mRNA.
Questo fenomeno è chiamato scansione a perdita, e permette la produzione di diversi tipi di proteine dallo stesso mRNA. Una particolare sequenza consensus, nota come sequenza di Kozak, determina se un ribosoma inizierà la sintesi proteica al primo codone di inizio o di saltarlo. In questa sequenza, la A del primo codone di partenza AUG, è numerata come più uno.
I nucleotidi seguenti, sono positivi, e i nucleotidi precedenti sono negativi. La sequenza ottimale si verifica quando una purina è presente nella posizione meno tre e una guanina è presente nella posizione più quattro. Nella posizione meno tre, l'adenina è più efficace della guanina all'inizio della traduzione.
I cambiamenti nel resto della sequenza nucleotidica hanno poca influenza sulla sintesi proteica. Quando è presente una sequenza ottimale, quasi tutti i ribosomi inizieranno la sintesi proteica in questo codone di AUG. Al contrario, se una purina nella posizione meno tre o una guanina nella posizione più quattro è assente, solo alcuni ribosomi inizieranno la traduzione al primo codone AUG.
La maggior parte dei ribosomi salterà questo codone di inizio, continuerà a scansionare l'mRNA e inizierà la traduzione in un codone di inizio a valle con una sequenza di riconoscimento ottimale. Nella scansione Leakey, se entrambi i codoni hanno la stessa lettura, le proteine prodotte differiranno solo nei loro termini finali. Ciò consente alle cellule di produrre proteine senza un segnale organello-specifico al terminale N, per esempio.
Invece, se il codone di partenza a valle ha una diversa fase di lettura rispetto a quella del primo codone di partenza, può portare alla produzione completa di diversi tipi di proteine.
Durante la maggior parte dei processi di traduzione eucariotici, la piccola subunità ribosomiale 40S esegue la scansione di un mRNA dalla sua estremità 5' fino a quando incontra il primo codone AUG di inizio. La grande subunità ribosomiale 60S si unisce quindi a quella più piccola per avviare la sintesi proteica. La posizione dell'inizio della traduzione è in gran parte determinata dai nucleotidi vicino al codone di inizio poiché potrebbero essere presenti più siti di inizio della traduzione sull'mRNA. Marilyn Kozak ha scoperto che la sequenza RCCAUGG (dove R sta per adenina o guanina) è una sequenza di riconoscimento ottimale per l'inizio della traduzione. La purina in posizione -3 e la guanina in posizione +4 sono altamente conservate in tutte le specie animali e vegetali e regolano l'inizio della sintesi proteica. Se il primo codone di inizio non ha una purina in posizione -3 e una guanina in posizione +4, allora questa sequenza si trova in un contesto debole. Ad esempio, il virus del grumo di arachidi contiene un RNA che codifica per due proteine, p23 e p39. Il primo codone di inizio è per la sintesi di p23 e ha una sequenza di riconoscimento debole, CUUAUGU. Circa il 30% dei ribosomi salterà il primo codone di inizio e inizierà invece la traduzione in un codone di inizio a valle, producendo la seconda proteina, p39. Questo inizio della traduzione in un sito alternativo è noto come scansione con perdite ed è stato osservato negli mRNA di mammiferi, piante e virus.
Anche la distanza del codone iniziale da altri elementi nella trascrizione può causare perdite di scansione. Se il primo codone di inizio è a meno di 12 nucleotidi dall'estremità 5' del trascritto, il primo AUG può essere saltato. Ciò può verificarsi anche se due codoni di inizio AUG sono ravvicinati, come si vede nel segmento 6 del virus dell'influenza B, dove due codoni di inizio sono separati da soli 4 nucleotidi.
La scansione con perdite consente agli organismi di produrre diverse isoforme di una proteina quando i due codoni di inizio si trovano nella stessa cornice di lettura. Il gene del recettore dei glucocorticoidi dei mammiferi è un buon esempio di questo tipo di scansione con perdite in cui vengono prodotte due diverse isoforme della proteina: la più grande GR1 da 94 kDa e la più piccola GR2 da 91 kDa. Nonostante le sue dimensioni più piccole, GR2 è due volte più efficiente di GR1 nella transattivazione genetica. D'altra parte, se il primo codone di inizio e quello a valle hanno fotogrammi di lettura diversi, ciò può portare alla produzione di proteine completamente diverse. Ad esempio, l'mRNA del segmento 2 del virus dell'influenza A può codificare 2 proteine diverse. La prima proteina è un componente fondamentale della polimerasi virale necessaria per la replicazione del virus; la seconda proteina promuove l'apoptosi e non è essenziale per la replicazione del virus.
Durante la traduzione eucariotica, i ribosomi scansionano l'mRNA, a partire dall'estremità 5-primi, fino a quando incontrano la prima sequenza AUG, il codone di partenza, e iniziano la sintesi delle proteine. Tuttavia, un mRNA può avere due o più codoni AUG contenuti nella sua sequenza. I ribosomi a volte non riusciranno a riconoscere il primo codone AUG, e, invece, inizieranno la sintesi proteica da un codone di partenza più in basso nel filamento di mRNA.
Questo fenomeno è chiamato scansione a perdita, e permette la produzione di diversi tipi di proteine dallo stesso mRNA. Una particolare sequenza consensus, nota come sequenza di Kozak, determina se un ribosoma inizierà la sintesi proteica al primo codone di inizio o di saltarlo. In questa sequenza, la A del primo codone di partenza AUG, è numerata come più uno.
I nucleotidi seguenti, sono positivi, e i nucleotidi precedenti sono negativi. La sequenza ottimale si verifica quando una purina è presente nella posizione meno tre e una guanina è presente nella posizione più quattro. Nella posizione meno tre, l'adenina è più efficace della guanina all'inizio della traduzione.
I cambiamenti nel resto della sequenza nucleotidica hanno poca influenza sulla sintesi proteica. Quando è presente una sequenza ottimale, quasi tutti i ribosomi inizieranno la sintesi proteica in questo codone di AUG. Al contrario, se una purina nella posizione meno tre o una guanina nella posizione più quattro è assente, solo alcuni ribosomi inizieranno la traduzione al primo codone AUG.
La maggior parte dei ribosomi salterà questo codone di inizio, continuerà a scansionare l'mRNA e inizierà la traduzione in un codone di inizio a valle con una sequenza di riconoscimento ottimale. Nella scansione Leakey, se entrambi i codoni hanno la stessa lettura, le proteine prodotte differiranno solo nei loro termini finali. Ciò consente alle cellule di produrre proteine senza un segnale organello-specifico al terminale N, per esempio.
Invece, se il codone di partenza a valle ha una diversa fase di lettura rispetto a quella del primo codone di partenza, può portare alla produzione completa di diversi tipi di proteine.
From Chapter 11:
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11.5 : Leaky Scanning
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