Dahili ribozom giriş sitesi - Internal ribosome entry site

Kısaltılmış IRES olan bir dahili ribozom giriş bölgesi , daha büyük protein sentezi sürecinin bir parçası olarak, başlığa bağlı bir şekilde translasyonun başlatılmasına izin veren bir RNA öğesidir . Olarak ökaryotik çeviri kapak tanıma kompleksi dizisi, aynı zamanda, bir protein içine aktarılır başlatma düzeneği için gerekli olan, başlangıç tipik olarak 5', çünkü mRNA moleküllerinin 5'ucunu meydana gelir. IRES elemanlarının konumu genellikle 5'UTR'dedir , ancak mRNA'ların başka yerlerinde de olabilir.

Tarih

IRES dizileri ilk olarak 1988 yılında Nahum Sonenberg ve Eckard Wimmer laboratuvarlarında poliovirüs (PV) ve ensefalomiyokardit virüsü (EMCV) RNA genomlarında keşfedildi . Ökaryotik ribozomu mRNA'ya alabilen farklı RNA molekülleri bölgeleri olarak tanımlanırlar . Bu işlem aynı zamanda başlıktan bağımsız çeviri olarak da bilinir. IRES elemanlarının farklı bir ikincil ve hatta üçüncül yapıya sahip olduğu gösterilmiştir , ancak tüm IRES segmentlerinde ortak olan birincil veya ikincil yapı seviyelerinde benzer yapısal özellikler bugüne kadar bildirilmemiştir.

Son yıllarda moleküler biyologlar için, tek bir vektörden iki genin ekspresyonuna izin vermek için IRES dizilerini vektörlerine yerleştirmek yaygın hale geldi - örneğin, bir transgen ve bir floresan haberci molekül. Birinci gen, normal 5' başlığında başlatılır ve ikinci gen, IRES'de başlatılır.

Konum

Bir IRES dahil poliovirüs genomu.

IRES'ler yaygın olarak RNA virüslerinin 5'UTR'sinde bulunur ve RNA'ların başlıktan bağımsız bir şekilde translasyonuna izin verir. Bununla birlikte, Dicistroviridae familyasından virüslerin mRNA'ları iki açık okuma çerçevesine (ORF) sahiptir ve her birinin çevirisi iki farklı IRES tarafından yönlendirilir. Ayrıca bazı memeli hücresel mRNA'larının da IRES'lere sahip olduğu öne sürülmüştür . Bu hücresel IRES elemanlarının, stresin hayatta kalmasıyla ilgili genleri kodlayan ökaryotik mRNA'larda ve hayatta kalma için kritik olan diğer süreçlerde yer aldığı düşünülmektedir . Eylül 2009 itibariyle, IRES elementleri içerdiği rapor edilen 60 hayvan ve 8 bitki virüsü ve bunları da içeren 115 mRNA dizisi bulunmaktadır.

aktivasyon

IRES'ler genellikle virüsler tarafından, konak çevirisi engellendiğinde viral çevirinin aktif olmasını sağlamak için bir araç olarak kullanılır. Konak translasyon inhibisyonunun bu mekanizmaları çeşitlidir ve virüsün tipine bağlı olarak hem virüs hem de konak tarafından başlatılabilir. Bununla birlikte, poliovirüs gibi çoğu picornavirüs durumunda , bu, eIF4G'nin viral proteolitik bölünmesiyle gerçekleştirilir, böylece 5'başlık bağlayıcı protein eIF4E ile etkileşime giremez . eIF4F kompleksinin bu iki ökaryotik başlatma faktörü (eIF'ler) arasındaki etkileşim , mRNA'ların 5' ucuna 40S ribozomal alt birim alımı için gereklidir , bunun ayrıca mRNA 5'kap ila 3' poli(A) kuyruk halkası oluşumu ile meydana geldiği düşünülmektedir. . Virüs , IRES aracılı çevirinin başlatılmasına yardımcı olmak için kısmen bölünmüş eIF4G'yi bile kullanabilir .

Hücreler ayrıca mitoz ve programlanmış hücre ölümü sırasında belirli proteinlerin translasyonunu artırmak için IRES'leri kullanabilir . Mitoz, hücre defosforile eIF4E bunun için çok az bir afiniteye sahiptir, böylece 5'cap . Sonuç olarak, 40S ribozomal alt birimi ve translasyon mekanizması, mRNA içinde IRES'e yönlendirilir. Mitozda yer alan birçok protein, IRES mRNA tarafından kodlanır. Programlanmış hücre ölümünde, virüsler tarafından gerçekleştirilen gibi eIF-4G'nin bölünmesi, translasyonu azaltır. Temel proteinlerin eksikliği, hücre ölümünün kontrolünde rol oynayan proteinleri kodlayan IRES mRNA dizilerinin translasyonu gibi hücrenin ölümüne katkıda bulunur.

mekanizma

Bugüne kadar, viral IRES fonksiyonunun mekanizması, hala bir tartışma konusu olan hücresel IRES fonksiyonunun mekanizmasından daha iyi karakterize edilmiştir. HCV benzeri IRES'ler , başlatıcı kodonlarını konumlandırmak için 40S ribozomal alt birimini doğrudan bağlar, mRNA taraması olmadan ribozomal P-sitesinde bulunur . Bu IRES'ler hala ökaryotik başlatma faktörlerini (eIF'ler) eIF2 , eIF3 , eIF5 ve eIF5B kullanır , ancak eIF1 , eIF1A ve eIF4F kompleksi faktörlerini gerektirmez . Buna karşılık, pikornavirüsü iress yok bağlamak 40S doğrudan altünitesine ama aracılığıyla yerine alınırlar eIF4G yı bağlayan sitede. Birçok viral IRES (ve hücresel IRES), işlevlerine aracılık etmek için IRES trans- etkili faktörler (ITAF'ler) olarak bilinen ek proteinlere ihtiyaç duyar . ITAF'ların IRES işlevindeki rolü hala araştırılmaktadır.

Test yapmak

IRES aktivitesi için belirli bir RNA dizisinin test edilmesi, bir bisistronik raportör yapısına dayanır . Bir IRES segmenti, bir ökaryotik mRNA molekülünde (bir bisistronik mRNA) iki raportör açık okuma çerçevesi arasına yerleştirildiğinde, mRNA'nın 5' ucuna bağlı 5'-başlık yapısından bağımsız olarak aşağı akış protein kodlama bölgesinin translasyonunu gerçekleştirebilir. molekül. Böyle bir kurulumda, her iki protein de hücrede üretilir. Birinci cistron içinde yer alan birinci raportör protein, başlığa bağlı başlatma ile sentezlenirken, ikinci proteinin translasyon başlatması, iki raportör protein kodlama bölgesi arasındaki intersistronik aralayıcıda bulunan IRES elemanı tarafından yönlendirilir. Ancak, bisistronik raportör yapıları kullanılarak üretilen verileri yorumlarken dikkat edilmesi gereken birkaç uyarı vardır. Örneğin, daha sonra destekleyici içeren bölgeler olarak tanınan, yanlış bildirilen IRES öğelerinin bilinen birkaç vakası vardır . Daha yakın zamanlarda, birkaç varsayılan IRES segmenti içindeki ek yeri alıcı sitelerinin, bisistronik raportör tahlillerinde görünen IRES işlevinden sorumlu olduğu gösterilmiştir.

Uygulamalar

IRES dizileri genellikle moleküler biyolojide aynı promotörün kontrolü altında birkaç geni birlikte eksprese etmek için kullanılır, böylece bir polisistronik mRNA'yı taklit eder. Bir plazmit üzerine birkaç gen koyabilir ve sadece bir promotor ve terminatöre ihtiyaç duyar. Geçtiğimiz on yıllarda, IRES dizileri, yüzlerce genetiği değiştirilmiş kemirgen hayvan modeli geliştirmek için kullanılmıştır. Bu tekniğin avantajı, moleküler işlemenin geliştirilmiş olmasıdır. IRES ile ilgili sorun, sonraki her bir genin ifadesinin azalmasıdır.

Ökaryotlarda polisistronik mRNA oluşturmak için başka bir viral element 2A-peptidlerdir . Burada gen ifadesi azalmaz.

Türler

Viral genomlarda dahili ribozom giriş bölgeleri
Virüs IRES
çocuk felci virüsü Pikornavirüs IRES
rinovirüs Pikornavirüs IRES
ensefalomiyokardit virüsü Pikornavirüs IRES
Şap hastalığı virüsü aftovirüs IRES
Kaposi sarkomu ile ilişkili herpes virüsü (KSHV) Kaposi sarkomu ile ilişkili herpes virüsü IRES
Hepatit A virüsü Hepatit A IRES
Hepatit C virüsü Hepatit C IRES
Klasik domuz nezlesi virüsü Pestivirüs IRES
Sığır viral ishal virüsü Pestivirüs IRES
arkadaş murin lösemi
Moloney murin lösemi (MMLV)
Rous sarkom virüsü
İnsan bağışıklık eksikliği virüsü
Plautia stali bağırsak virüsü Cripavirus dahili ribozom giriş sitesi (IRES)
Kriket felç virüsü Cripavirus dahili ribozom giriş sitesi (IRES)
triatoma virüsü Cripavirus dahili ribozom giriş sitesi (IRES)
Rhopalosiphum padi virüsü Rhopalosiphum padi virüsü dahili ribozom giriş sitesi (IRES)
Marek hastalığı virüsü MDV 1.8 kb acil erken transkript (IRES) ailesinde 5'Lider IRES ve intersistronik IRES
Hücresel mRNA'larda dahili ribozom giriş siteleri
Protein türü Proteinler
Büyüme faktörleri Fibroblast büyüme faktörü ( FGF-1 IRES ve FGF-2 IRES ), Trombosit kaynaklı büyüme faktörü B (PDGF/ c-sis IRES ), Vasküler endotelyal büyüme faktörü ( VEGF IRES ), İnsülin benzeri büyüme faktörü 2 ( IGF-II IRES ) )
Transkripsiyon faktörleri Antennapedia , Ultrabithorax'daki , MYT-2 , NF-KB bastırma faktör NMK, AML1 / RUNX1 , Gtx homeo proteini
Çeviri faktörleri Ökaryotik başlatma faktörü 4G (elF4G)a, Ökaryotik başlatma faktörü 4Gl (elF4Gl)a, Ökaryotik translasyon başlatma faktörü 4 gama 2 (EIF4G2,DAP5)
onkogenler c-myc , L-myc , Pim-1, Protein kinaz p58PITSLRE, p53
Taşıyıcılar / alıcılar Katyonik amino asit taşıyıcı (SLC7A1,Cat-1) , Notch 2'nin nükleer formu , Voltaj kapılı potasyum kanalı
Apoptozun aktivatörleri Apoptotik proteaz aktive edici faktör ( Apaf-1 )
apoptoz inhibitörleri X'e bağlı apoptoz inhibitörü ( XIAP ), HIAP2, Bcl-xL , Bcl-2
Nöronal dendritlerde lokalize proteinler Aktivite regüle sitoskeletal proteini (ARC) arasında, α-alt-birimi bağlı kinaz kalmodulin kalsiyum II dendrin, mikrotübül ile ilişkili protein 2 (MAP2), neurogranin (RC3) Amyloid haberci proteini
Diğerleri İmmünoglobulin ağır zincir bağlayıcı protein (BiP) , Isı şok proteini 70 , mitokondriyal H+-ATP sentazın β-alt birimi, Ornitin dekarboksilaz , connexins 32 ve 43 , HIF-1α , APC

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar