展開コドンによって完全にコードされたミトコンドリアペプチドの停止コドンの天然ピロリジンに基づく翻訳

Natural pyrrolysine-biased translation of stop codons in mitochondrial peptides entirely coded by expanded codons.

• Hervé Seligmann
• Ganesh Warthi

抄録

非正準欠失転写の間、kヌクレオチドは各転写トリヌクレオチドの後に系統的にスキップ/削除され、欠失RNA(delRNA)を生成する。ｄｅｌＲＮＡにマッチするペプチドは、（ａ）ｄｅｌＲＮＡの正準翻訳；または（ｂ）展開コドンに沿った通常の転写物の非正準翻訳のいずれかに起因する。フレーム「０」（開始部位）に沿ってのみ、（ａ）および（ｂ）は同一のペプチドを生成する。ここで、ミトコンドリア質量分析データの分析は、３＋ｋ（ｋは０から１２まで）のヌクレオチドを有する拡張コドン／デル転写を想定している。検出されたペプチドは、以前に同定されたdelRNAに優先的にマッピングされる。また、del-transcriptionと拡張コドンの翻訳開始サイトが一致している場合（つまり0フレーム）のk（1～12）では、+1や+2よりも多くのペプチドが検出された。 このことから、(a)と(b)の両方でここで同定されたペプチドが生成された。フレーム0のバイアスは、コドン/アンチコドン拡張の限界を反映して、k>2の場合には減少します。さらなる解析により、停止コドンに優先的にピロリジンが挿入されていることが判明し、起源不明のPyl特異的tRNA合成酵素によってロードされたPyl特異的ミトコンドリアサプレッサーtRNAを示唆している。停止点でのPylバイアスは、拡張コドンよりもレギュラーコドンの方が強く、拡張コドンのコンテキストではPyl-tRNAsは近縁のtRNAとの競合性が低いことを示唆しています。これらの知見の統計的バイアスは、検出されたペプチドが実験的および／またはバイオインフォマティクス的なアーチファクトであることを除外し、ヒトのミトコンドリアでは転写遅延と拡張コドンの両方の翻訳が行われていることを示唆している。

During the noncanonical deletion transcription, k nucleotides are systematically skipped/deleted after each transcribed trinucleotide producing deletion-RNAs (delRNAs). Peptides matching delRNAs either result from (a) canonical translation of delRNAs; or (b) noncanonical translation of regular transcripts along expanded codons. Only along frame "0" (start site) (a) and (b) produce identical peptides. Here, mitochondrial mass spectrometry data analyses assume expanded codon/del-transcription with 3 + k (k from 0 to 12) nucleotides. Detected peptides map preferentially on previously identified delRNAs. More peptides were detected for k (1-12) when del-transcriptional and expanded codon translations start sites coincide (i.e. the 0 frame) than frames +1 or +2. Hence, both (a) and (b) produced peptides identified here. Biases for frame 0 decrease for k > 2, reflecting codon/anticodon expansion limits. Further analyses find preferential pyrrolysine insertion at stop codons, suggesting Pyl-specific mitochondrial suppressor tRNAs loaded by Pyl-specific tRNA synthetases with unknown origins. Pyl biases at stops are stronger for regular than expanded codons suggesting Pyl-tRNAs is less competitive with near-cognate tRNAs in expanded codon contexts. Statistical biases for these findings exclude that detected peptides are experimental and/or bioinformatic artefacts implying both del-transcription and expanded codons translation occur in human mitochondria.

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