非カノニカルGTC開始コドンのIF3によるリプレッションを介したSigR-Directed Oxidative Stress Responseのトランスレーショナルコントロール（英文

Translational Control of the SigR-Directed Oxidative Stress Response in via IF3-Mediated Repression of a Noncanonical GTC Start Codon.

• Morgan A Feeney
• Govind Chandra
• Kim C Findlay
• Mark S B Paget
• Mark J Buttner

抄録

酸化ストレス応答はシグマ因子SigRとその同族のアンチシグマ因子RsrAによって制御されており、SigRの活性は転写レベルと翻訳後レベルの両方で複数のメカニズムによって厳密に制御されている。ここでは、非常に珍しいGTC開始コドンを持つSigRが、翻訳開始因子3（IF3）によってSigRの翻訳が抑制されるという別のレベルのSigR制御につながることを示している。GTCを正準的な開始コドンに変更すると、SigRがRsrAと比較して過剰に産生され、その結果、SigRレギュロンの制御されていない構成的な発現が生じる。同様に、SigR翻訳を抑制する能力を損なうIF3*変異を導入しても、同様の効果がある。このように、非カノニカルなGTC開始コドンとIF3によるその抑制は、酸化ストレス制御系が正しく機能するために重要であることがわかりました。ここでは、RsrAがSigRとは独立して転写・翻訳されることを示し、RsrAが通常SigRよりも過剰に産生されることを示す証拠を示し、SigR-RsrAの化学量論的量を決定する因子について述べる。すべてのシグマ因子-アンチシグマ因子調節スイッチにおいて、２つのタンパク質の相対的な豊富さは、システムの適切な機能にとって重要である。多くのシグマ-アンチシグマオペロンは共転写され、翻訳的に結合しているため、シグマ因子とアンチシグマ因子は固定の１：１の比率で産生されるという一般的な仮定につながる。の場合には、反シグマ因子がシグマ因子よりも過剰に産生され、シグマ活性のスプリアスな放出を防ぐための緩衝材となることを示す。この過剰は、極めて稀な非正則的なGTC開始コドンを有し、その結果、SigRの翻訳開始がIF3によって抑制されていることに起因する部分もある。この発見は、これまで実験的に特徴づけられていない非正規開始コドンの潜在的な重要性を浮き彫りにした。また、ATG、GTG、TTGが唯一の許容される開始コドンであるという仮定に大きく依存しているバイオインフォマティクスアプローチを用いて開始コドンを予測することの限界も強調している。

The major oxidative stress response in is controlled by the sigma factor SigR and its cognate antisigma factor RsrA, and SigR activity is tightly controlled through multiple mechanisms at both the transcriptional and posttranslational levels. Here we show that has a highly unusual GTC start codon and that this leads to another level of SigR regulation, in which SigR translation is repressed by translation initiation factor 3 (IF3). Changing the GTC to a canonical start codon causes SigR to be overproduced relative to RsrA, resulting in unregulated and constitutive expression of the SigR regulon. Similarly, introducing IF3* mutations that impair its ability to repress SigR translation has the same effect. Thus, the noncanonical GTC start codon and its repression by IF3 are critical for the correct and proper functioning of the oxidative stress regulatory system. and are cotranscribed and translationally coupled, and it had therefore been assumed that SigR and RsrA are produced in stoichiometric amounts. Here we show that RsrA can be transcribed and translated independently of SigR, present evidence that RsrA is normally produced in excess of SigR, and describe the factors that determine SigR-RsrA stoichiometry. In all sigma factor-antisigma factor regulatory switches, the relative abundance of the two proteins is critical to the proper functioning of the system. Many sigma-antisigma operons are cotranscribed and translationally coupled, leading to a generic assumption that the sigma and antisigma factors are produced in a fixed 1:1 ratio. In the case of -, we show instead that the antisigma factor is produced in excess over the sigma factor, providing a buffer to prevent spurious release of sigma activity. This excess arises in part because has an extremely rare noncanonical GTC start codon, and as a result, SigR translation initiation is repressed by IF3. This finding highlights the potential significance of noncanonical start codons, very few of which have been characterized experimentally. It also emphasizes the limitations of predicting start codons using bioinformatic approaches, which rely heavily on the assumption that ATG, GTG, and TTG are the only permissible start codons.

Copyright © 2017 Feeney et al.