eIF1は、ゲノム全体の過剰なuORF翻訳を防ぐために、最適でない開始部位を識別する

eIF1 discriminates against suboptimal initiation sites to prevent excessive uORF translation genome-wide.

• Fujun Zhou
• Hongen Zhang
• Shardul D Kulkarni
• Jon R Lorsch
• Alan G Hinnebusch

抄録

翻訳前開始複合体（PIC）は、有利な文脈でAUGコドンを探してmRNAをスキャンする。これまでの知見は、eIF1因子が40SリボソームサブユニットのP部位にあるMet-tRNAの完全収容を阻害することで、非AUG開始コドンを識別することを示唆しており、開始コドン選択にはeIF1の解離が必要であることを示唆している。これと一致するように、酵母のeIF1のPICへの結合を弱める置換は、変異体mRNAや特定の合成mRNAレポーターのUUGコドンでの開始を増加させ、また、eIF1自身のコザックコンテキストが悪いために、eIF1自身のmRNAのAUG開始コドンでも開始を増加させる。しかし、このようなeIF1変異体がゲノム全体で最適でない開始コドンでの開始を増加させるかどうかは知られていませんでした。リボソームプロファイリングにより、eIF1-L96P変異体は、貧弱なコンテクストの中でニアコグニートコドン（NCC）またはAUGのいずれかで開始する多数の上流オープンリーディングフレーム（uORF）の翻訳を増加させることを示した。uORFの翻訳の増加は、しばしば下流の主コーディング配列（CDS）の翻訳の減少と関連しています。開始はまた、アミノ末端拡張を開始する特定のNCC（アンド生成物のミトコンドリア局在化を指示するものを含む）、およびeIF1自身のそれを含む特に貧弱なコンテクストを有する主要CDS AUGコドンの小さなセットにおいても上昇する。このように、eIF1は酵母のトランスラトーム全体でNCC開始コドンとAUGを識別するように作用しており、この機能を損なうと、CDS翻訳に対するuORFの抑制効果が増強され、近縁コドンとAUG開始コドンから翻訳されるタンパク質アイソフォームの比率が変化することがわかった。

The translation preinitiation complex (PIC) scans the mRNA for an AUG codon in a favorable context. Previous findings suggest that the factor eIF1 discriminates against non-AUG start codons by impeding full accommodation of Met-tRNA in the P site of the 40S ribosomal subunit, necessitating eIF1 dissociation for start codon selection. Consistent with this, yeast eIF1 substitutions that weaken its binding to the PIC increase initiation at UUG codons on a mutant mRNA and particular synthetic mRNA reporters; and also at the AUG start codon of the mRNA for eIF1 itself owing to its poor Kozak context. It was not known however whether such eIF1 mutants increase initiation at suboptimal start codons genome-wide. By ribosome profiling, we show that the eIF1-L96P variant confers increased translation of numerous upstream open reading frames (uORFs) initiating with either near-cognate codons (NCCs) or AUGs in poor context. The increased uORF translation is frequently associated with the reduced translation of the downstream main coding sequences (CDS). Initiation is also elevated at certain NCCs initiating amino-terminal extensions, including those that direct mitochondrial localization of the and products, and at a small set of main CDS AUG codons with especially poor context, including that of eIF1 itself. Thus, eIF1 acts throughout the yeast translatome to discriminate against NCC start codons and AUGs in poor context; and impairing this function enhances the repressive effects of uORFs on CDS translation and alters the ratios of protein isoforms translated from near-cognate versus AUG start codons.

Published by Cold Spring Harbor Laboratory Press for the RNA Society.