Введение

Стартовый кодон – это первый кодон транскрипта информационной РНК (мРНК), который транслируется рибосомой. Стартовый кодон всегда кодирует метионин у эукариот и архей и N-формилметионин (fMet) у бактерий, митохондрий и пластид. Стартовому кодону часто предшествует 5'-нетранслируемая область (5' UTR). У прокариот эта область включает в себя сайт связывания рибосомы.

Декодирование

Во всех трех доменах жизни стартовый кодон декодируется специальной "инициаторной" транспортной РНК, отличной от тРНК, используемых для элонгации. Существуют важные структурные различия между инициаторной и элонгирующей тРНК, с отличительными особенностями, необходимыми для соответствия требованиям системы трансляции. У бактерий и органелл несоответствие C1:A72 в акцепторном стебле направляет формилирование, которое обеспечивает рекрутинг 30S рибосомы в P-сайт; так называемые "3GC" пары оснований позволяют сборку в 70S рибосому. У эукариот и архей Т-стебель препятствует связыванию факторов элонгации, в то время как eIF2 специфически распознает присоединенный метионин и пару оснований A1:U72. В любом случае, естественная инициаторная тРНК кодирует исключительно метионин.

Эукариоты

Альтернативные стартовые кодоны (не-AUG) крайне редки в геномах эукариот: целый ряд механизмов обеспечивает относительную точность инициации с AUG. Однако, в некоторых клеточных мРНК обнаружены естественные не-AUG стартовые кодоны. Семь из девяти возможных однонуклеотидных замен в стартовом кодоне AUG дигидрофолатредуктазы функционируют как сайты инициации трансляции в клетках млекопитающих.

Бактерии

Бактерии обычно не обладают широким спектром факторов трансляции, контролирующих точность начального кодона. GUG и UUG являются основными, даже "каноническими", альтернативными стартовыми кодонами, а также один или два других (например, AUU и, возможно, CUG). Хорошо известные кодирующие области, не содержащие инициирующие кодоны AUG, – это области lacI (GUG) и lacA (UUG) в опероне lac у E. coli. Два недавних исследования независимо друг от друга показали, что 17 или более не-AUG стартовых кодонов могут инициировать трансляцию у E. coli.

Митохондрии

Митохондриальные геномы в значительно большей степени используют альтернативные стартовые кодоны (AUA и AUG у человека). Многие такие примеры, с указанием кодонов, систематического диапазона и ссылок на источники, представлены в списке таблиц трансляции NCBI.

Археи

Археи, являющиеся прокариотами с аппаратом трансляции, сходным, но более простым, чем у эукариот, позволяют инициировать трансляцию с кодонов UUG и GUG. Однако считается, что большинство транслируемых uORF оказывают лишь слабое ингибирующее влияние на последующую трансляцию, поскольку большинство стартов uORF являются "протекающими" (то есть не инициируют трансляцию) или потому, что рибосомы, завершающие трансляцию коротких ORF, часто способны к повторной инициации. Клетки млекопитающих могут инициировать трансляцию с лейцина, используя специфическую лейцил-тРНК, декодирующую кодон CUG. Этот механизм не зависит от eIF2 и не требует наличия вторичной структуры, подобной структуре IRES.

Инженерные стартовые кодоны

Инженерная инициаторная тРНК (тРНК, полученная из MetY тРНК) была использована для инициирования трансляции на янтарном стоп-кодоне UAG в *E. coli*. Инициация с помощью этой тРНК не только вставляет традиционный формилметионин, но и формилглутамин, так как глутамил-тРНК-синтаза также распознает новую тРНК. (Следует помнить, что бактериальная система инициирования трансляции не проверяет специфически наличие метионина, а лишь наличие формильной группы).