シャイン-ダルガルノ配列とPサイトコドンの間の間隔を拡張すると、mRNAのトランスロケーションの速度を低下させます

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J. Mol. Biol..2020 Jun;S0022-2836(20)30404-6. doi: 10.1016/j.jmb.2020.06.008.Epub 2020-06-13.

シャイン-ダルガルノ配列とPサイトコドンの間の間隔を拡張すると、mRNAのトランスロケーションの速度を低下させます

Extending the Spacing between the Shine-Dalgarno Sequence and P-Site Codon Reduces the Rate of mRNA Translocation.

Hironao Wakabayashi
Chandani Warnasooriya
Dmitri N Ermolenko

PMID: 32544497 DOI: 10.1016/j.jmb.2020.06.008.

抄録

16S rRNAの3'末端と塩基対を形成することにより、オープンリーディングフレームの上流に位置するmRNAシャイン・ダルガルノ(SD)配列は翻訳開始を促進する。タンパク質合成の伸長段階では、遺伝子内のSD様配列はリボソームのフレームシフトを刺激し、mRNAに沿ったリボソームの動きを遅らせる可能性がある。ここでは、SD配列とPサイトコドンの間のスペーサーの長さがリボソームの移動速度に強く影響することを示している。スペーサーの長さを6nt以上にすると、mRNA-tRNA-リボソーム間の相互作用が不安定化し、その結果、リボソームの移動速度が5～10倍に低下することがわかった。これらの観察から、翻訳中にSD配列とPサイトコドンの間のスペーサーが構造的な再配列を受け、mRNAの移動を遅らせたり、mRNAのフレームシフトを促進したりすることが示唆された。

By forming base-pairing interactions with the 3' end of 16S rRNA, mRNA Shine-Dalgarno (SD) sequences positioned upstream of open reading frames facilitate translation initiation. During the elongation phase of protein synthesis, intragenic SD-like sequences stimulate ribosome frameshifting and may also slow down ribosome movement along mRNA. Here, we show that the length of the spacer between the SD sequence and P-site codon strongly affects the rate of ribosome translocation. Increasing the spacer length beyond 6 nt destabilizes mRNA-tRNA-ribosome interactions and results in a 5- to 10-fold reduction of the translocation rate. These observations suggest that during translation, the spacer between the SD sequence and P-site codon undergoes structural rearrangements, which slow down mRNA translocation and promote mRNA frameshifting.