11.5: Nieszczelne skanowanie

Podczas większości procesów translacji eukariotycznej mała podjednostka rybosomu 40S skanuje mRNA od końca 5′, aż napotka pierwszy start kodon AUG. Duża podjednostka rybosomalna 60S następnie łączy się z mniejszą, aby zainicjować syntezę białek. Miejsce inicjacji translacji jest w dużej mierze zdeterminowane przez nukleotydy w pobliżu kodonu start, ponieważ na mRNA może znajdować się wiele miejsc inicjacji translacji. Marilyn Kozak odkryła, że sekwencja RCCAUGG (gdzie R oznacza adeninę lub guaninę) jest optymalną sekwencją rozpoznawania do inicjacji translacji. Puryna w pozycji -3 i guanina w pozycji +4 są wysoce konserwatywne u wszystkich gatunków zwierząt i roślin i regulują inicjację syntezy białek. Jeśli pierwszy kodon start nie ma puryny w pozycji -3 i guaniny w pozycji +4, to ta sekwencja jest w słabym kontekście. Na przykład wirus kęp orzeszków ziemnych zawiera RNA, które koduje dwa białka, p23 i p39. Pierwszy kodon startowy służy do syntezy p23 i ma słabą sekwencję rozpoznawania, CUUAUGU. Około 30% rybosomów pominie pierwszy kodon start i zamiast tego zainicjuje translację na dalszym kodonie startowym, wytwarzając drugie białko, p39. Ta inicjacja translacji w alternatywnym miejscu jest znana jako nieszczelne skanowanie i została zaobserwowana w mRNA ssaków, roślin i wirusów.

Odległość kodonu start od innych elementów transkryptu może również powodować nieszczelne skanowanie. Jeśli pierwszy kodon start ma mniej niż 12 nukleotydów od końca 5′ transkryptu, pierwszy AUG można pominąć. Może się to również zdarzyć, jeśli dwa kodony start AUG są blisko rozmieszczone, jak widać w segmencie 6 wirusa grypy B, gdzie dwa kodony start są oddzielone tylko 4 nukleotydami.

Nieszczelne skanowanie umożliwia organizmom wytwarzanie różnych izoform białka, gdy dwa kodony start znajdują się w tej samej ramce odczytu. Gen receptora glikokortykosteroidowego ssaków jest dobrym przykładem tego typu nieszczelnego skanowania, w którym wytwarzane są dwie różne izoformy białka – większa 94 kDa GR1 i mniejsza 91 kDa GR2. Pomimo mniejszych rozmiarów, GR2 jest dwa razy bardziej wydajny niż GR1 w transaktywacji genów. Z drugiej strony, jeśli pierwsze i późniejsze kodony startowe mają różne ramki odczytu, może to prowadzić do produkcji zupełnie innych białek. Na przykład mRNA segmentu 2 wirusa grypy A może kodować 2 różne białka. Pierwsze białko jest podstawowym składnikiem polimerazy wirusowej, który jest niezbędny do replikacji wirusa; Drugie białko sprzyja apoptozie i nie jest niezbędne do replikacji wirusa.