Ribosombindningsställe

Ett ribosombindningsställe , eller ribosomalt bindningsställe ( RBS ), är en sekvens av nukleotider uppströms startkodonet för ett mRNA- transkript som är ansvarigt för rekryteringen av en ribosom under initieringen av translation . Mestadels hänvisar RBS till bakteriesekvenser, även om interna ribosominträdesställen (IRES) har beskrivits i mRNA från eukaryota celler eller virus som infekterar eukaryoter . Ribosomrekrytering i eukaryoter medieras i allmänhet av 5'-locket som finns på eukaryota mRNA.

Prokaryoter

RBS i prokaryoter är en region uppströms om startkodonet. Denna region av mRNA har konsensus 5'-AGGAGG-3', även kallad Shine-Dalgarno (SD) sekvensen. Den komplementära sekvensen (CCUCCU), som kallas anti-Shine-Dalgarno (ASD) finns i 3'-änden av 16S-regionen av den mindre (30S) ribosomala subenheten. När man möter Shine-Dalgarno-sekvensen, parar ASD av ribosombasen med den, varefter translation initieras.

Variationer av 5'-AGGAGG-3'-sekvensen har hittats i Archaea som mycket konserverade 5'-GGTG-3'-regioner, 5 baspar uppströms om startplatsen. Dessutom saknar vissa bakterieinitieringsregioner, såsom rpsA i E.coli fullständigt identifierbara SD-sekvenser.

Effekt på översättningsinitieringshastighet

Prokaryota ribosomer börjar translation av mRNA-transkriptet medan DNA fortfarande transkriberas. Översättning och transkription är alltså parallella processer. Bakteriellt mRNA är vanligtvis polycistroniskt och innehåller flera ribosombindningsställen. Translationsinitiering är det mest reglerade steget av proteinsyntes i prokaryoter.

Översättningshastigheten beror på två faktorer:

hastigheten med vilken en ribosom rekryteras till RBS
den hastighet med vilken en rekryterad ribosom kan initiera translation (dvs. initieringseffektiviteten för translation)

RBS-sekvensen påverkar båda dessa faktorer.

Faktorer som påverkar graden av ribosomrekrytering

Det ribosomala proteinet S1 binder till adeninsekvenser uppströms om RBS. Att öka koncentrationen av adenin uppströms RBS kommer att öka hastigheten för ribosomrekrytering.

Faktorer som påverkar effektiviteten av översättningsinitiering

Nivån av komplementaritet för mRNA SD-sekvensen till den ribosomala ASD påverkar i hög grad effektiviteten av translationsinitiering. Rikare komplementaritet resulterar i högre initieringseffektivitet. Det är värt att notera att detta bara håller upp till en viss punkt - att ha för rik på komplementaritet är känt för att paradoxalt nog minska translationshastigheten eftersom ribosomen då råkar vara bunden för hårt för att fortsätta nedströms.

Det optimala avståndet mellan RBS och startkodonet är variabelt - det beror på den del av SD-sekvensen som kodas i den faktiska RBS och dess avstånd till startplatsen för en konsensus SD-sekvens. Optimalt avstånd ökar hastigheten för translationsinitiering när en ribosom väl har bundits. Sammansättningen av nukleotider i själva spacerregionen visade sig också påverka hastigheten för translationsinitiering i en studie.

Värmechockproteiner

Sekundära strukturer som bildas av RBS kan påverka translationseffektiviteten hos mRNA, vilket i allmänhet hämmar translation. Dessa sekundära strukturer bildas genom H-bindning av mRNA-basparen och är känsliga för temperatur. Vid en temperatur som är högre än vanligt (~42 °C) blir RBS-sekundärstrukturen hos värmechockproteiner olaglig, vilket gör att ribosomer kan binda och initiera translation. Denna mekanism gör att en cell snabbt kan reagera på en temperaturökning.

Eukaryoter

5' keps

Ribosomrekrytering i eukaryoter sker när eukaryotinitieringsfaktorerna elF4F och poly(A)-bindande protein (PABP) känner igen det 5'-kapslade mRNA:t och rekryterar 43S-ribosomkomplexet på den platsen.

Translationsinitiering sker efter rekrytering av ribosomen, vid startkodonet (understruket) som finns inom Kozak-konsensussekvensen ACC AUG G. Eftersom Kozak-sekvensen i sig inte är involverad i rekryteringen av ribosomen, anses den inte vara ett ribosombindningsställe.

Internt ribosominträdesställe (IRES)

Eukaryota ribosomer är kända för att binda till transkript i en mekanism till skillnad från den som involverar 5'-kåpan, i en sekvens som kallas det inre ribosomens ingångsställe . Denna process är inte beroende av hela uppsättningen av translationsinitieringsfaktorer (även om detta beror på den specifika IRES) och är vanligen påträffad vid translation av viralt mRNA.

Genanteckning

Identifieringen av RBS används för att bestämma platsen för translationsinitiering i en icke kommenterad sekvens. Detta hänvisas till som N-terminal prediktion. Detta är särskilt användbart när flera startkodon är belägna runt det potentiella startstället för den proteinkodande sekvensen.

Identifiering av RBS är särskilt svårt, eftersom de tenderar att vara mycket degenererade. Ett sätt att identifiera RBS i E.coli är att använda neurala nätverk . Ett annat tillvägagångssätt är att använda Gibbs provtagningsmetod .

Historia

Shine-Dalgarno-sekvensen, av den prokaryota RBS, upptäcktes av John Shine och Lynne Dalgarno 1975. Kozak-konsensussekvensen identifierades först av Marilyn Kozak 1984 medan hon var vid Institutionen för biologiska vetenskaper vid University of Pittsburgh .

Se även