Кіріспе
Молекулалық биологияның бір саласы
Рибосомалық шантинг – рибосомалардың 5' трансляцияланбаған аймақтың бөліктерін айналып өтуі немесе "өткіріп жіберуі" арқылы бастау кодонына жету үшін трансляцияны бастау механизмі. Дегенмен, рибосомалық шантингтің артықшылығы – ол кері трансляция жасауға мүмкіндік береді, бұл мРНК молекуласында қалыптыдан көп ақпарат сақталуын қамтамасыз етеді. Кейбір вирус РНК-лары вирустық өмірлік циклдің белгілі бір кезеңдерінде немесе трансляцияны бастау факторлары жетіспеген кезде (мысалы, вирус ақуыздарымен кесу) трансляцияның тиімді түрі ретінде рибосомалық шантингті пайдаланатыны көрсетілген. Осы механизмді пайдаланатын белгілі вирустар: аденовирус, Сендай вирусы, адам папиллома вирусы, қаз гепатиті В параретровирусы, күріш тунгро бациллиформа вирустары және гүлдесте мозаика вирусы. Бұл вирустарда рибосома РНК-ның екіншілік құрылымдарын ашу қажеттілігінсіз, жоғары жатқан бастау кешенінен тікелей бастау кодонына (AUG) жылжытылады.
Ribosome shunting is a mechanism of translation initiation in which ribosomes bypass, or "shunt over", parts of the 5' untranslated region to reach the start codon. However, a benefit of ribosomal shunting is that it can translate backwards allowing more information to be stored than usual in an mRNA molecule. Some viral RNAs have been shown to use ribosome shunting as a more efficient form of translation during certain stages of viral life cycle or when translation initiation factors are scarce (e. g. cleavage by viral proteases). Some viruses known to use this mechanism include adenovirus, Sendai virus, human papillomavirus, duck hepatitis B pararetrovirus, rice tungro bacilliform viruses, and cauliflower mosaic virus. In these viruses the ribosome is directly translocated from the upstream initiation complex to the start codon (AUG) without the need to unwind RNA secondary structures.
Сәбіз гүл мозаикасы вирусында рибосомалық шунттау
Гүлдезек мозаика вирусының (CaMV) 35S РНК трансляциясы рибосомалық шант арқылы басталады. CaMV-нің 35S РНК-сында ~600 нуклеотидтік жетекші тізбек бар, онда штаммға байланысты 7-9 қысқа ашық оқу фреймі (sORF) кездеседі. Бұл ұзын жетекші тізбек келесі ORF-тардың экспрессиясын тежейтін кең ауқымды күрделі діңгек-ілмек құрылымын қалыптастыруға мүмкіндік береді. Дегенмен, CaMV 35S РНК-ның жетекші бөлігінен кейінгі ORF-тардың трансляциясы жиі байқалады. Рибосомалық шант моделі көрсеткендей, бастама факторларының қатысуымен рибосомалар қапталған 5’ ұшынан сканерлеуді бастап, алғашқы sORF-ке жеткенше қысқа қашықтықты сканерлейді. Жетекші бөлікпен қалыптасқан шаштық құрылым алғашқы ұзын ORF-ті 5’ жақын sORF-тің кеңістіктік жақын орнына жеткізеді. sORF A-дан оқылғаннан кейін 80S сканерлеуші рибосома тоқтату кодонында ыдырайды, бұл шанттың басталу орны. 40S рибосомалық кішібөлімдері РНК-мен бірігуді жалғастырып, мықты діңгек-ілмек құрылымдық элементін айналып өтеді, шант қабылдау орнына қонды, сканерлеуді жаңартып, алғашқы ұзын ORF-та қайта бастайды. 5’ жақын sORF A және діңгек-ілмек құрылымының өзі CaMV шантингі үшін екі маңызды элемент болып табылады [5]. 2-15 кодоннан тұратын sORF-тар және sORF тоқтату кодоны мен діңгек құрылымының негізі арасындағы 5-10 нуклеотид рибосомалық шант үшін оңтайлы, ал минималды (бастау-тоқтату) ORF шантты ынталандырмайды.
Күріштің тунгробациллиформды пареретровирусында рибосомалық шунттау
Рибосомалық жылғаю процесі алғаш рет 1993 жылы CaMV-де табылды, ал 1996 жылы күріш тунгро бацилформалы вирусында (RTBV) хабарланды. RTBV-дегі рибосомалық жылғаю механизмі CaMV-дегімен ұқсас: ол да бірінші қысқа ORF-ті, сондай-ақ одан кейін келетін күшті екіншілік құрылымды қажет етеді. CaMV және RTBV арасындағы сақталған жылғау элементтерін алмастыру тиімді жылғау үшін "қону" тізбегінің нуклеотидтік құрамының маңыздылығын ашты, бұл рибосомалық жылғау механизмінің өсімдік параретровирустарында эволюциялық тұрақты екенін көрсетеді.
Сэндай вирусында рибосомалардың ауысуы
Сендай вирусының Y протеиндері рибосомалық жылғаю арқылы іске қосылады. Сендай вирусының P/C мРНҚ-сының 8 негізгі трансляция өнімі ішінде, C’, P және C протеиндерінің трансляциясы толық емес сканерлеу арқылы жүзеге асады, ал Y1 және Y2 протеиндерінің экспрессиясы рибосомалық жылғау арқылы басталады. Сканерлеу кешені 5’ қақпаққа еніп, 5’ UTR-дың шамамен 50 нуклеотидін сканерлейді, содан кейін Y бастау кодондарының өзінде немесе жақын жердегі қабылдаушы сайтқа ауысады. Сендай вирусы жағдайында, ешқандай нақты донорлық реттілік қажет емес.
Аденовируста рибосомалық шунт
Аденовирустың кешкі мРНК экспрессиясы кезінде рибосомалық шунт байқалады. Кешкі аденовирустық мРНК-да 5’ үш бөлікті лидер, жоғары сақталған 200 нуклеотидтік NTR, 25-ден 44 нуклеотидке дейінгі құрылымсыз 5’ конформациясы және одан кейін тұрақты шаштық құрылымдардың күрделі тобы бар. Бұл eIF4F (капты байланыстыратын ақуыз кешені) қажеттілігін азайту арқылы артықшылықты трансляцияны қамтамасыз етеді, ал аденовирус жасушалық ақуыз трансляциясына кедергі келтіру үшін осы кешенді инактивациялайды. eIF4E жеткілікті болғанда, суббірлік мРНК-ның 5’ қапқа байланысып, eIF4 кешенін құрайды, бұл шунттауға әкеледі. Алайда, аденовирус инфекциясының кеш сатысында немесе қызудың әсерінен eIF4E өзгерген немесе деактивацияланған кезде, үш бөлікті лидер шунттау арқылы бастауды тиімді түрде басқарады. Аденовирустың үш бөлікті лидер деп аталатын қап бастау кешенін бұзу арқылы жасушаларды жұқтыруына тирозинкиназа қажет. Ол тирозин фосфорилирлеу арқылы рибосомалық шунттау механизмімен бұл процесті бұзады. Рибосоманың байланысуы үшін екі маңызды орын бар. Вирустық мРНК-ны трансляциялау және рибосомалық шунттау арқылы трансляцияны тоқтату. Аденовирустың кешкі мРНК және hsp70 мРНК жағдайында, алғашқы қысқа ORF-тың тоқтату кодонын танудың орнына, 18S рибосомалық РНК-ның 3’ шаштық тізбегімен толықтыратын үш сақталған тізбекпен рибосома сканерлеуі трансляцияны тоқтатуға себеп болады. Рибосомалық шунттау механизмі бастау кодонынан жоғарырақ орналасқан ірі суббірліктің байланысуын қамтиды. Полимераза ақуыз байланысы және қуатты соққы арқылы кодтаушы мРНК-дағы бастау кодонын айналып өте алады. Содан кейін трипат жаңа байланыс орнын құру үшін аналық тізбекке енгізіледі.