Что более важно для экспрессии белка, структура мРНК или оптимизация кодонов?

Бобтеджо

Что более важно для экспрессии белка, структура мРНК или оптимизация кодонов?

Поле кажется чрезвычайно разделенным на дебатах. С одной стороны, искусственные эксперименты показали, что синонимичные мутации не коррелируют с экспрессией генов, а скорее 5'-структура мРНК является наиболее важной 1 . С другой стороны, полногеномный анализ показывает, что искажения tRNA лучше связаны с высокой экспрессией 2 . Какие еще работы уравновешивают это обсуждение?

  1. Детерминанты кодирующей последовательности экспрессии генов в Escherichia coli
  2. Эффективность трансляции определяется как смещением кодонов, так и энергией сворачивания.
  3. Эволюционно законсервированный механизм контроля эффективности трансляции белка

Гергана Вандова

Это отличный вопрос! Насколько мне известно, однозначного ответа пока нет. Недавно я провел массу исследований о том, какие факторы влияют на экспрессию белка, и вам обязательно следует проверить следующие вопросы, которые я задал:

  1. Какова критичность сайта связывания рибосомы по отношению к стартовому кодону в прокариотической трансляции?

  2. Что определяет успешную экспрессию белка в E. coli?

Я ответил на свой второй вопрос, опубликовав краткую версию статьи от DNA2.0 (компания по синтезу генов), в которой обсуждается экспрессия белка. В нем суммированы все важные факторы (участок RBS, совпадение частот кодонов, вторичная структура 5'-мРНК), но не обсуждается, в какой степени они влияют на экспрессию.

В лаборатории Voigt есть статья о RBS-калькуляторе , в которой учитывается только 5'-вторичная структура мРНК и вообще не обсуждается оптимизация кодонов. Калькулятор был хорош, но далек от совершенства: вероятность предсказания уровня экспрессии в 2-кратном диапазоне от целевого составляет 50%.

С другой стороны, в более старой статье DNA2.0 утверждается, что мРНК практически все время покрыта рибосомами, поэтому вторичная структура мРНК не должна иметь большого значения. Кроме того, активно транслирующая рибосома может разрушать структуры «стебель-петля».

По моему мнению, мы все еще далеки от предсказания формирования вторичной структуры РНК, хотя она может иметь большое значение для экспрессии белка. Из того, что я прочитал, я думаю, что одинаково важно, чтобы на 5'-конце мРНК не было прочной вторичной структуры, последовательность RBS была близка к консенсусной и располагалась на соответствующем расстоянии вверх от стартового кодона, и первые 60-100 частот кодонов соответствуют частоте вашего гетерологичного хозяина.

шигета

хороший ответ Гергана!

Гергана Вандова

Я потратил довольно много времени, пытаясь ответить на тот же вопрос, поэтому я не мог не поделиться своими знаниями!

Ларри_Парнелл

Рассмотрим первичную структуру мРНК с точки зрения uORF, вышестоящих открытых рамок считывания. Это может вызвать остановку или замедление рибосомы и даже диссоциацию от мРНК.

Согласен, что однозначного ответа не известно (+1). Для разных мРНК, в разных клеточных условиях (например, при низких уровнях данной заряженной тРНК) баланс или взаимодействие между контролем трансляции, основанным на структуре и использовании кодонов, может быть разным.