レポーターから内因性遺伝子へ: .NETの翻訳効率に及ぼす最初の5コドンの影響

From reporters to endogenous genes: the impact of the first five codons on translation efficiency in .

• Mariana H Moreira
• Géssica C Barros
• Rodrigo D Requião
• Silvana Rossetto
• Tatiana Domitrovic
• Fernando L Palhano

抄録

翻訳開始は、タンパク質合成の制御において重要なステップであり、5'UTR の二次構造や開始コドンのコンテクストなどの異なる制御機構の影響を受け、翻訳開始および結果的に翻訳が発生する速度に影響を与えることができます。いくつかの遺伝子では、翻訳伸長もまた、タンパク質合成の速度に影響を与えます。mRNAのタンパク質コーディング領域のコドン位置3から5までのヌクレオチドのほぼすべての可能な組み合わせを含むGFPライブラリを用いて、いくつかのヌクレオチドの組み合わせがGFP発現を最大4桁まで増加させることが以前に実証されています。3から5の位置のコドン領域が人工コンストラクトのタンパク質発現レベルに影響を与えることは明らかであるが、内因性タンパク質への影響はまだ不明である。バイオインフォマティクス解析により、遺伝子内のGFPライブラリーのヌクレオチドの組み合わせを同定し、GFPデータに基づく期待される翻訳レベルと実験的なタンパク質発現量との相関を調べた。その結果、GFPライブラリーの中でタンパク質発現を高めるヌクレオチドの組み合わせで遺伝子が濃縮されていることが確認されたが、驚くべきことに、それは翻訳効率にわずかに影響しているように思われた。このことから、腸内細菌の違いによって、短い翻訳エンハンサー配列が保存されるように進化していることが示唆された。

Translation initiation is a critical step in the regulation of protein synthesis, and it is subjected to different control mechanisms, such as 5' UTR secondary structure and initiation codon context, that can influence the rates at which initiation and consequentially translation occur. For some genes, translation elongation also affects the rate of protein synthesis. With a GFP library containing nearly all possible combinations of nucleotides from the 3 to the 5 codon positions in the protein coding region of the mRNA, it was previously demonstrated that some nucleotide combinations increased GFP expression up to four orders of magnitude. While it is clear that the codon region from positions 3 to 5 can influence protein expression levels of artificial constructs, its impact on endogenous proteins is still unknown. Through bioinformatics analysis, we identified the nucleotide combinations of the GFP library in genes and examined the correlation between the expected levels of translation according to the GFP data with the experimental measures of protein expression. We observed that genes were enriched with the nucleotide compositions that enhanced protein expression in the GFP library, but surprisingly, it seemed to affect the translation efficiency only marginally. Nevertheless, our data indicate that different enterobacteria present similar nucleotide composition enrichment as , suggesting an evolutionary pressure towards the conservation of short translational enhancer sequences.