哺乳類細胞におけるナンセンス変異依存性翻訳の再開始

Nonsense mutation-dependent reinitiation of translation in mammalian cells.

• Sarit Cohen
• Lior Kramarski
• Shahar Levi
• Noa Deshe
• Oshrit Ben David
• Eyal Arbely

抄録

インフレームストップコドンは翻訳の終了を示す。しかし、終結後のリボソームは、下流のAUGコドンで翻訳を再開させることができる。哺乳類では、終了コドンが5'-近位の開始部位の近くに位置し、再開始部位の約78塩基上流に位置している場合に、再開始が最も効率的に行われる。この現象は、主に5'-非翻訳領域内に見られるオープンリーディングフレーム（ORF）、すなわちポリシストロニックウイルスmRNAの文脈で研究されてきた。我々は、p53のメインORF内のナンセンス変異に続く翻訳の再開始が、Δ40、Δ133、Δ160p53のようなN-切断されたp53アイソフォームの発現を促進するのではないかと仮説を立てた。ここでは、再導入による既知のすべてのN-tuncated p53アイソフォームの発現が、以前に同定されていなかったバリアントΔ66p53の発現を含めて、機械論的に可能であることを報告する。さらに、5'-近位開始部位の126コドン下流にさえ位置するナンセンス変異によっても翻訳の有意な再開始が促進されることを発見し、再開始部位がナンセンス変異の下流に6塩基から243塩基の間に位置している場合に観察された。また、再初期化は、そのような転写物がナンセンス媒介の崩壊経路を回避することを可能にすることで、早期終結コドンを持つp53 mRNA転写物を安定化させることができることを実証した。我々のデータは、早期終結コドンを持つ対立遺伝子からのN-tuncated proteinの発現が、これまで考えられていたよりも多く見られることを示唆している。

In-frame stop codons mark the termination of translation. However, post-termination ribosomes can reinitiate translation at downstream AUG codons. In mammals, reinitiation is most efficient when the termination codon is positioned close to the 5'-proximal initiation site and around 78 bases upstream of the reinitiation site. The phenomenon was studied mainly in the context of open reading frames (ORFs) found within the 5'-untranslated region, or polycicstronic viral mRNA. We hypothesized that reinitiation of translation following nonsense mutations within the main ORF of p53 can promote the expression of N-truncated p53 isoforms such as Δ40, Δ133 and Δ160p53. Here, we report that expression of all known N-truncated p53 isoforms by reinitiation is mechanistically feasible, including expression of the previously unidentified variant Δ66p53. Moreover, we found that significant reinitiation of translation can be promoted by nonsense mutations located even 126 codons downstream of the 5'-proximal initiation site, and observed when the reinitiation site is positioned between 6 and 243 bases downstream of the nonsense mutation. We also demonstrate that reinitiation can stabilise p53 mRNA transcripts with a premature termination codon, by allowing such transcripts to evade the nonsense mediated decay pathway. Our data suggest that the expression of N-truncated proteins from alleles carrying a premature termination codon is more prevalent than previously thought.

© The Author(s) 2019. Published by Oxford University Press on behalf of Nucleic Acids Research.