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原核细胞翻译的调控介绍

2022.10.05

  在整体上,原核细胞可通过改变核糖体结合位点(RBS)序列或者在RBS邻域制造二级结构来阻止小亚基和mRNA的结合进而阻止翻译的起始。一方面由于RBS序列固定,改变其序列将会造成所有mRNA停止翻译。另一方面由于改变序列并非快速准确的调控方法,针对单个转录本,原核细胞倾向于采取以下几种方式进行调控:

  (1)蛋白依赖的——通过蛋白质特异性结合到RBS和起始密码子AUG之间的序列以通过物理方式阻止小亚基和mRNA结合,但该特异性序列不能包括RBS(否则将可能会导致所有转录本停止翻译)。

  (2)mRNA依赖的——通过ORF和下游序列的杂交来阻止该ORF的起始。但如果该ORF上游有其他开放起始位点,则该ORF可以被上游翻译启动(核糖体翻译到下游时,将其解旋),这样的好处是当且仅当第一个ORF翻译时,第二个ORF才可以翻译。

  (3)其他——在特殊情况下,原核细胞也可以通过特殊的负反馈途径和一些特殊的小RNA(sRNA)进行调控。

  以核糖体蛋白的翻译调控为例,我们来讨论一个典型的mRNA、蛋白依赖混合的负反馈调控模式。当周围存在自由rRNA时,新生核糖体蛋白结合rRNA的相应位点来促使其折叠形成适当结构,此时核糖体蛋白正常翻译。而当周围存在多余的核糖体蛋白时,该蛋白会结合到核糖体蛋白转录本的ORF和RBS之间,以促进钙ORF和下游序列的杂交,抑制翻译起始。

  而其他的调控方法内,最为典型的是核糖开关。核糖开关是一类小mRNA,其能翻译出一些蛋白质,后者催化产生一些类别的SAM(小活性分子)。当SAM存在时,可促使mRNA发生构象变化,在ORF和RBS等关键位点处形成二级结构,阻遏翻译起始。当SAM不存在时,阻遏不能形成,翻译得以继续。

  一些小RNA(sRNA)也可以起到翻译调控的作用。原核生物的小RNA大小基本在80-110核苷酸。它可以通过自身和RBS互补的序列来解除RBS参与的自体杂交,进而回复翻译。它也可以直接和开放的RBS杂交阻遏翻译,具有典型的两重性。

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