Molekulární principy translační reiniciace v savčích buňkách

Abstract

Translace představuje základní biologický mechanismus, který zahrnuje syntézu proteinů a její regulaci na obecné i specifické genové úrovni. U eukaryot je iniciace translace mRNA důležitým regulačním krokem a pochopení jejího molekulárního mechanismu je klíčové, protože v této fázi dochází k většině regulací translace (Valášek, 2012). Iniciace translace vyžaduje interakci mezi eukaryotickými iniciačními faktory (eIFs), ribozomem a mRNA, která zajistí vytvoření komplexu 80S ribozomu připraveného k elongaci. V naší laboratoři zkoumáme molekulární detaily jednoho z genově specifických mechanismů kontroly translace, tzv. reiniciace translace (REI), a zejména to, jak je tento proces zprostředkován eIFs. REI je molekulární mechanismus, při kterém se po translaci krátkého uORF a následné terminaci recykluje pouze velká ribozomální podjednotka a deacylovaná tRNA, ale mRNA zůstává navázána na malou ribozomální podjednotku, aby umožnila REI na následném start kodonu. Nejprozkoumanějšími příklady REI jsou savčí mRNA ATF4 a kvasinková mRNA GCN4, které jsou funkčními homology. ATF4 má ve své sekvenci dva uORF, krátký uORF1 a delší uORF2, který částečně překrývá hlavní kódující sekvenci (CDS) ATF4, GCN4 má čtyři krátké uORF (Gunišová et al., 2018). Stresové podmínky, jako stres endoplazmatického retikula,...

Translation is a fundamental biological mechanism that involves protein synthesis and its regulation at both the general and gene-specific levels. In eukaryotes, the initiation of messenger RNA (mRNA) translation is a key regulatory step, and understanding its molecular mechanism is crucial because this is the stage at which most regulation of translation occurs (Valášek, 2012). Translation initiation requires the interaction between eukaryotic initiation factors (eIFs), ribosome, and mRNA to ensure the formation of 80S ribosome complex ready for elongation. In our laboratory, we investigate the molecular details of one of the gene-specific translational control mechanisms called reinitiation (REI), and, in particular, how this process is mediated by eIFs. Translation REI is a molecular mechanism whereby only the large ribosomal subunit and deacylated tRNA get recycled past the translation of short uORF (upstream open reading frame) and subsequent termination, but the mRNA stays bound to the small ribosomal subunit to allow REI at the downstream start codon. The most extensively studied examples of REI are mammalian activating transcription factor 4 (ATF4) and yeast transcription factor general control nonderepressible 4 (GCN4), which are functional homologues. ATF4 has two uORFs in its sequence,...