Консенсусная последовательность Козак

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Консенсусная последовательность Козак (последовательность Козак, англ. Kozak consensus sequence) — последовательность нуклеотидов в составе молекулы мРНК эукариот, окружающая старт-кодон и важная для инициации трансляции. Консенсусная последовательность была впервые описана Козак, Мэрилин (англ. Marilyn Kozak) в 1986 году [1].

Роль в трансляции[править | править исходный текст]

У эукариот старт-сайтом трансляции обычно, но не всегда, является первый AUG кодон, в зависимости от нуклеотидного контекста вокруг AUG. Консенсусная последовательность Козак, играющая важную роль в инициации трансляции у эукариот, включает четыре-шесть нуклеотидов, предшествующих старт-кодону, и один-два нуклеотида непосредственно после старт-кодона. У млекопитающих оптимальный контекст имеет вид gccRccaugG[2][3][4][5]; у двудольных растений оптимальным контекстом является a(A/C)aaaugGc, у однодольных растений aRccaugGc[6], где AUG кодон выделен курсивом, а наиболее важные нуклеотиды в позициях -3 и +4 (+1 соответствует А в AUG кодоне) показаны заглавными буквами; Rпуриновый нуклеотид (адениновый или гуаниновый). Пуриновые нуклеотиды в позициях -3 и +4 считаются самыми важными как у растений, так и у млекопитающих[6][7], но некоторые данные указывают на то, что позиции -1 и -2 могут быть также важными у растений[8]. У дрожжей нуклеотидный контекст менее важен для распознавания инициаторного кодона, и его единственной характеристикой является пуриновый нуклеотид в позиции -3[1]. Наличие указанных нуклеотидов, т.е. оптимальный нуклеотидный контекст AUG кодона, коррелирует с высоким уровнем синтеза белка с соответствующей мРНК in vivo и является характеристикой так называемой "сильной" (эффективно инициирующей трансляцию) последовательности Козак[9]. Другие варианты последовательностей Козак являются "слабыми". Ген Lmx1b является примером гена со слабой последовательностью Козак.[10]. В некоторых случаях нуклеотид G в положении −6 может также играть важную роль в инициации трансляции.[5]

Последовательность Козак не является сайтом связывания рибосомы (англ. ribosomal binding site, RBS), в отличие от прокариотической последовательности Шайна-Дальгарно. Показано, что у млекопитающих в дискриминации между AUG кодонами в оптимальном и неоптимальном контекстах участвует эукариотический фактор инициации трансляции 1 (eIF1)[11]. На основе экспериментальных данных предполагается, что за узнавание 43S инициаторным комплексом пуринового нуклеотида в позиции -3 ответственно взаимодействие данного нуклеотида с альфа-субъединицей eIF2, а за узнавание пурина в позиции +4, возможно, ответственно его взаимодействие с нуклеотидами А1818-А1819 в спирали 44 18S рРНК[12].

Показаны наиболее консервативные основания, окружающие стартовый кодон в структуре различных мРНК человека.

Мутации[править | править исходный текст]

Исследования показали, что мутация G→C в положении −6 гена β-глобина человека нарушает биосинтез белка. Данная мутация была первой выявленной мутацией в последовательности Козак. Данная мутация была обнаружена у членов семьи, проживающей на юго-востоке Италии.[5]

Отличия в консенсусных последовательностях[править | править исходный текст]

(gcc)gccRccAUGG
       AGNNAUGN
        ANNAUGG
        ACCAUGG
     GACACCAUGG
Конесенсусные последовательности Козак у эукариот
Организм Таксон Консенсусная последовательность
Позвоночные
gccRccATGG[4]
Плодовая мушка (Drosophila spp.) Членистоногие   cAAaATG[13]
Дрожжи (Saccharomyces cerevisiae) Аскомицеты aAaAaAATGTCt[14]
Слизевик (Dictyostelium discoideum) Амёбоподобные aaaAAAATGRna[15]
Инфузории Инфузории nTaAAAATGRct[15]
Малярийный плазмодий (Plasmodium spp.) Апикомплексы taaAAAATGAan[15]
Токсоплазма (Toxoplasma gondii) Апикомплексы gncAaaATGg[16]
Трипаносомы Кинетопластиды nnnAnnATGnC[15]
Растения
  AACAATGGC[17]

См. также[править | править исходный текст]

Примечания[править | править исходный текст]

  1. 1 2 Kozak M (1986). «Point mutations define a sequence flanking the AUG initiator codon that modulates translation by eukaryotic ribosomes». Cell 44 (2): 283–92. DOI:10.1016/0092-8674(86)90762-2. PMID 3943125.
  2. Kozak M. (1986) "Point mutations define a sequence flanking the AUG initiator codon that modulates translation by eukaryotic ribosomes", Cell 44, 283-292
  3. Kozak M. (1987) "At least six nucleotides preceding the AUG initiator codon enhance translation in mammalian cells", Journal of Molecular Biology 196, 947-950
  4. 1 2 Kozak M (October 1987). «An analysis of 5'-noncoding sequences from 699 vertebrate messenger RNAs». Nucleic Acids Res. 15 (20): 8125–8148. DOI:10.1093/nar/15.20.8125. PMID 3313277.
  5. 1 2 3 De Angioletti M, Lacerra G, Sabato V, Carestia C (2004). «Beta+45 G--> C: a novel silent beta-thalassaemia mutation, the first in the Kozak sequence». Br J Haematol 124 (2): 224–31. DOI:10.1046/j.1365-2141.2003.04754.x. PMID 14687034.
  6. 1 2 Joshi C.P., Zhou H., Huang X. and Chiang V.L. (1997) "Context sequences of translation initiation codon in plants", Plant Molecular Biology 35, 993-1001
  7. Kawaguchi R. and Bailey-Serres J. (2005) "mRNA sequence features that contribute to translational regulation in Arabidopsis", Nucleic Acids Research 33, 955-965
  8. Lukaszewicz M., Feuermannl M., Jerouville B., Stas A. and Boutry M. (2000) "In vivo evaluation of the context sequence of the translation initiation codon in plants", Plant Science 154, 89-98
  9. Kozak M (1984). «Point mutations close to the AUG initiator codon affect the efficiency of translation of rat preproinsulin in vivo». Nature 308: 241–246. DOI:10.1038/308241a0. PMID 6700727.
  10. Dunston JA, Hamlington JD, Zaveri J, et al. (September 2004). «The human LMX1B gene: transcription unit, promoter, and pathogenic mutations». Genomics 84 (3): 565–76. DOI:10.1016/j.ygeno.2004.06.002. PMID 15498463.
  11. Pestova T.V. and Kolupaeva V.G. (2002) "The roles of individual eukaryotic translation initiation factors in ribosomal scanning and initiation codon selection", Genes and Development 16, 2906-2922
  12. Pisarev A.V., Kolupaeva V.G., Pisareva V.P., Merrick W.C., Hellen C.U.T. and Pestova T.V. (2006) "Specific functional interactions of nucleotides at key –3 and +4 positions flanking the initiation codon with components of the mammalian 48S translation initiation complex", Genes and Development 20, 624-636
  13. Cavener DR (February 1987). «Comparison of the consensus sequence flanking translational start sites in Drosophila and vertebrates». Nucleic Acids Res. 15 (4): 1353–61. DOI:10.1093/nar/15.4.1353. PMID 3822832.
  14. Hamilton R, Watanabe CK, de Boer HA (April 1987). «Compilation and comparison of the sequence context around the AUG startcodons in Saccharomyces cerevisiae mRNAs». Nucleic Acids Res. 15 (8): 3581–93. DOI:10.1093/nar/15.8.3581. PMID 3554144.
  15. 1 2 3 4 Yamauchi K (May 1991). «The sequence flanking translational initiation site in protozoa». Nucleic Acids Res. 19 (10): 2715–20. DOI:10.1093/nar/19.10.2715. PMID 2041747.
  16. Seeber, F. (1997). «Consensus sequence of translational initiation sites from Toxoplasma gondii genes». Parasitology Research 83 (3): 309–311. DOI:10.1007/s004360050254. PMID 9089733.
  17. Lütcke HA, Chow KC, Mickel FS, Moss KA, Kern HF, Scheele GA (January 1987). «Selection of AUG initiation codons differs in plants and animals». Embo J. 6 (1): 43–8. PMID 3556162.

Литература[править | править исходный текст]

  • Kozak M (November 1990). «Downstream secondary structure facilitates recognition of initiator codons by eukaryotic ribosomes». Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 87 (21): 8301–8305. DOI:10.1073/pnas.87.21.8301. PMID 2236042.
  • Kozak M (November 1991). «An analysis of vertebrate mRNA sequences: intimations of translational control». J. Cell Biol. 115 (4): 887–903. DOI:10.1083/jcb.115.4.887. PMID 1955461.
  • Kozak M (October 2002). «Pushing the limits of the scanning mechanism for initiation of translation». Gene 299 (1-2): 1–34. DOI:10.1016/S0378-1119(02)01056-9. PMID 12459250.
  • Pestova T.V. and Kolupaeva V.G. (2002) "The roles of individual eukaryotic translation initiation factors in ribosomal scanning and initiation codon selection", Genes and Development 16, 2906-2922
  • Kapp L.D. and Lorsch J.R. (2004) "The molecular mechanics of eukaryotic translation", Annual Review of Biochemistry 73, 657-704
  • Marintchev A. and Wagner G. (2004) "Translation initiation: structures, mechanisms and evolution", Quarterly Review of Biophysics 37, 197-284
  • Pisarev A.V., Kolupaeva V.G., Pisareva V.P., Merrick W.C., Hellen C.U.T. and Pestova T.V. (2006) "Specific functional interactions of nucleotides at key –3 and +4 positions flanking the initiation codon with components of the mammalian 48S translation initiation complex", Genes and Development 20, 624-636
  • Translational Control in Biology and Medicine (2007) Edited by N. Sonenberg, J.W.B. Hershey and M.B. Mathews. 934 pages. Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Press
  • Mitchell S.F. and Lorsch J.R. (2008) "Should I stay or should I go? Eukaryotic translation initiation factors 1 and 1A control start codon recognition", Journal of Biological Chemistry 283, 27345-27349
  • Sonenberg N. and Hinnebusch A.G. (2009) "Regulation of translation initiation in eukaryotes: mechanisms and biological targets", Cell 136, 731-745
  • Van Der Kelen K., Beyaert R., Inze D. and De Veylder L. (2009) "Translational control of eukaryotic gene expression", Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology 44,143-168
  • Benelli D. and Londei P. (2009) "Begin at the beginning: evolution of translational initiation", Research in Microbiology 160, 493-501
  • Jackson R.J., Hellen C.U.T. and Pestova T.V. (2010) "The mechanism of eukaryotic translation initiation and principles of its regulation", Nature Reviews Molecular Cell Biology 10, 113-127