11.5: Сканирование с утечками

Во время большинства процессов эукариотической трансляции малая субъединица 40S рибосомы сканирует мРНК от ее 5'-конца до первого стартового кодона AUG. Затем большая рибосомная субъединица 60S присоединяется к малой, чтобы инициировать синтез белка. Местоположение инициации трансляции в значительной степени определяется нуклеотидами рядом со стартовым кодоном, поскольку на мРНК может присутствовать несколько сайтов инициации трансляции.  Мэрилин Козак обнаружила, что последовательность RCCAUGG (где R обозначает аденин или гуанин) – это оптимальная последовательность распознавания для инициации трансляции.Пурин в положении -3 и гуанин в положении +4 являются высококонсервативными для всех видов животных и растений и регулируют начало синтеза белка.Если первый стартовый кодон не имеет пурина в положении -3 и гуанина в положении +4, тогда эта последовательность находится в слабом контексте. Например, вирус комков арахиса содержит РНК, которая кодирует два белка, p23 и p39. Первый стартовый кодон предназначен для синтеза p23 и имеет слабую последовательность узнавания CUUAUGU. Около 30% рибосом пропускают первый стартовый кодон и вместо этого инициируют трансляцию с нижележащего стартового кодона, производя второй белок, p39. Это инициирование трансляции в альтернативном сайте известно как сканирование с утечкой информации и наблюдается в мРНК млекопитающих, растений и вирусов.

Расстояние между стартовым кодоном и другими элементами транскрипции также может вызывать сканирование с утечкой. Если первый стартовый кодон меньше 12 нуклеотидов от 5'-конца транскрипта, первый AUG может быть пропущен. Это также может произойти, если два стартовых кодона AUG расположены близко друг к другу, что наблюдается в сегменте 6 вируса гриппа B, где два стартовых кодона разделены всего 4 нуклеотидами.

Сканирование с утечкой позволяет организмам продуцировать разные изоформы белка, когда два стартовых кодона находятся в одной и той же рамке считывания. Ген рецептора глюкокортикоидов млекопитающих является хорошим примером этого типа сканирования с утечкой, когда продуцируются две разные изоформы белка – больший 94 кДа GR1 и меньший 91 кДа GR2. Несмотря на свой меньший размер, GR2 в два раза эффективнее GR1 в трансактивации генов. С другой стороны, если первый и последующий стартовые кодоны имеют разные рамки считывания, это может привести к продукции совершенно разных белков. Например, сегмент 2 мРНК вируса гриппа A может кодировать 2 разных белка. Первый белок является основным компонентом вирусной полимеразы, которая необходима для репликации вируса; второй белок способствует апоптозу и не важен для репликации вируса.