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
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
Ayrıca bakınız
Referanslar
Dış bağlantılar
- IRES sitesi
- Malys N, McCarthy JE (Mart 2011). "Çeviri başlangıcı: mekanizmadaki değişiklikler tahmin edilebilir". Hücresel ve Moleküler Yaşam Bilimleri . 68 (6): 991–1003. doi : 10.1007/s00018-010-0588-z . PMID 21076851 . S2CID 31720000 .