Стабильная шпилька, блокирующая рибосомо-связывающий участок (RBS) мРНК

Мало того, что Шайна-Дальгарно почти нет, но и шпилька слишком близко от AUG кодона, мешает пространственно разместить в р участке рибосомы. Сила инициаторного участка цистрона не определяет независимую инициацию на полицистронной молекуле мРНК. Т. е. в зависимости от силы каждого, инициация будет идти с разной частотой. С одной мРНК будет производиться разное количество белков. Это и есть независимая инициация. Конститутивная регуляция инициации, чтобы изменить соотношение продуктов трансляции этой мРНК, надо изменить ее последовательность.

НЕЗАВИСИМАЯ ИНИЦИАЦИЯ НА ЦИСТРОНАХ ПОЛИЦИСТРОННЫХ мРНК.Схема полицистронной мРНК, кодирующей субъединицы бактриальной протонной АТФазы

Иллюстрирующий пример: протонная АТФаза бактерий, нитчатый комплекс, имеющий растворимую F1 и мембранную часть F0. Субьединицы в составе мембранной части обозначаются греческими буквами, а растворимой – латинскими. Некоторых субьедниц несколько, а других – 10-15 штук. Желательно, чтобы в такой же пропорции получали и продукты трансляции. Цистрон С, например, может кодировать 15 штук, а альфа – одну, если нужно мало. Каждый из цистронов инициирует независимо, в зависимости от «силы» рибосом связывающего участка. У А цистрона слабый Шайна-Дальгарно, еще и близко от стратового кодона; у В цистрона рибосом связывающий участок закрыт вторичной структурой тРНК. Помимо независимой инициации (А) регуляцию трансляции определяет трансляционное сопряжение (В).

Чтобы инициация прошла на 3-штрих проксимальном цистроне, необходима трансляция первого цистрона, 5-штрих. Механизм: когда транслируется 5-штрих, рибосома разворачивает структуру матрицы, а рибосом-связывающий участок 2 цистрона был вовлечен в третичное взаимодействие с первым. Когда структура разрушается, то становится возможна инициация на втором цистроне. Это хорошо показано на трансляции полицистронной конструкции для 2 рибосомных белков (L10 – основание пальца, надо 1 копию и L7/L12 – палец большой субъединицы, надо 4 копии). L12 сам себя инициировать не способен, только после трансляции на L10 цистроне, структура матрицы разворачивается и участок связывания открывается. Но участок связывания L12 гораздо лучше L10 и в развернутом виде, в 4 раза чаще идет инициация, вот и имеем 1: 4 по копиям.

(С) способ регуляции трансляции на полицистронной РНК – реинициация. Терминировавшая рибосома отпускает большую субьединицу, а малая остается связанной с рибосомой и начинает «бесфазно блуждать» по мРНК в поисках инициаторного кодона. И находит! Часто со 100% вероятностью. Реинициация на следующем цистроне после терминации может происходить в 100% случаев. Реинициацию показали на 2 оперонах E. coli - Trp и Gal. Для триптофаного реинициация идет со 100% вероятностью, когда терминирующий кодон UGA предыдущего цистрона совпадает в одной букве с инициаторным кодоном следующего Т цистрона, т. е. они оба просто слиты. Фаза считывания у них разная, терминация прекращает предыдущую фазу, а AUG новую устанавливает. Совпадение фаз не обязательно. Шайна – Дальгарно лежит внутри кодирующей части. Далее трансляция субьединиц ферментов, которые должны быть в эквимолярном количестве – расстояние между стартовым и терминационным кодоном должно быть минимальным и даже перекрывались и Шайна- Дальгарно последующего был внутри кодирующей части предыдущего. Похоже для галактозного цистрона. Синтез путем реинициации также идет со 100% вероятностью. Если терминирующий и инициаторный разнести – вставить между ними участок, инициация во втором цистроне будет ослаблена, т. е. праздно шатающаяся малая субъединица будет в части стулчаев уходит с мРНК, и реинициации не будет.