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9.5:

Inizio della traduzione

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Molecular Biology
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Initiation of Translation

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Sul mRNA, il sito di partenza per la traduzione è cruciale. Se la traduzione dovesse iniziare un nucleotide prima o dopo il codone di partenza, ogni codone che segue nel mRNA sarà letto male, sintetizzando una sequenza non-funzionale di amminoacidi. La traduzione inizia con il codone AUG e un iniziatore tRNA che porta l’amminoacido, metionina o la forma di metionina chimicamente modificata nei batteri.L’iniziatore tRNA contiene anche nucleotidi conservati che sono riconosciuti da proteine chiamate iniziazione eucariotica fattori o eIFs. Insieme a eIF2 e GTP, l’iniziatore tRNA lega il sito P della subunità ribosomica piccola formando il complesso di preiniziazione eucariotica. Questo complesso riconosce l’mRNA interagendo con fattori di iniziazione, eIF4E legato al cap 5 primi, ed eIF4G legato alle proteine di legame della coda poli-A.Alimentato dall’idrolisi dell’ATP, il complesso passa poi dalla direzione 5 primi alla direzione 3 primi, con l’anticodone del tRNA, alla ricerca della prima sequenza AGO sull’mRNA. Dopo il codone, il riconoscimento anticodone, GTP viene idrolizzato e i fattori iniziatori si dissociano, permettendo alla grande subunità ribosomica di unirsi al complesso e formare un ribosoma intatto. Ora un nuovo tRNA che porta il secondo amminoacido, può legarsi al sito A sul ribosoma, e la sintesi proteica può cominciare.Nei batteri, mRNA non hanno 5 primi caps per iniziare la traduzione. Ogni mRNA batterico contiene invece, una sequenza leader a monte del primo codone AGO chiamata sequenza Shine-Dalgarno. Questa sequenza di consenso AGGAGGU, serve come sito di legame ribosomale per basi che si accoppiano ad una sequenza complementare sull’rRNA 16S della piccola subunità ribosomica.A questo punto, la subunità ribosomica 50S, può legarsi al complesso di iniziazione con il ribosoma completo, pronto per iniziare la traduzione.

9.5:

Inizio della traduzione

Initiating translation is complex because it involves multiple molecules. Initiator tRNA, ribosomal subunits, and eukaryotic initiation factors (eIFs) are all required to assemble on the initiation codon of mRNA. This process consists of several steps that are mediated by different eIFs.

First, the initiator tRNA must be selected from the pool of elongator tRNAs by eukaryotic initiation factor 2 (eIF2). The initiator tRNA (Met-tRNAi) has conserved sequence elements including modified bases at specific positions. This makes Met-tRNAi different from other

tRNAs carrying Methionine.

Next, the eIF2/GTP/Met-tRNAi ternary complex and other eIFs bind to the small ribosomal subunit to form a 43S preinitiation complex. Before the preinitiation complex binds the mRNA, to make sure that a correctly processed mRNA is translated, the cell uses initial recognition of the 5’ cap of the mRNA by the eIF4E subunit of eIF4F.

Most eukaryotic mRNAs are monocistronic, that is, they encode only a single protein. Once the preinitiation complex is bound to the mRNA, the complex moves forward to search for the first AUG triplet, which is usually 50–100 nucleotides downstream of the 5′-terminal cap.

During this scan, the nucleotides adjacent to the start codon affect the efficiency of codon recognition. If the recognition site is substantially different from the consensus recognition sequence (5ʹ-ACCAUGG-3ʹ), the preinitiation complex may skip over the first AUG triplet in the mRNA and continue scanning to the next AUG. This phenomenon is known as “leaky scanning.” Several viruses, such as the human papillomavirus, use leaky scanning as the predominant mechanism during translation. Other cells also frequently use this to produce multiple proteins from the same mRNA molecule.

Bacterial ribosomes can assemble directly on a start codon that lies several nucleotides downstream of the Shine-Dalgarno sequence. So, a single molecule of bacterial mRNA can code for several different proteins, which makes bacterial mRNAs polycistronic.

Suggested Reading

  1. Alberts, Bruce. "Molecular Biology of the Cell." (2016), Pgs 347-348.
  2. Pestova, Tatyana V., Victoria G. Kolupaeva, Ivan B. Lomakin, Evgeny V. Pilipenko, Ivan N. Shatsky, Vadim I. Agol, and Christopher UT Hellen. "Molecular mechanisms of translation initiation in eukaryotes." Proceedings of the National Academy of Sciences 98, no. 13 (2001): 7029-7036.
  3. Stacey, Simon N., Deborah Jordan, Andrew JK Williamson, Michael Brown, Joanna H. Coote, and John R. Arrand. "Leaky scanning is the predominant mechanism for translation of human papillomavirus type 16 E7 oncoprotein from E6/E7 bicistronic mRNA." Journal of virology 74, no. 16 (2000): 7284-7297.