Регуляция терминации трансляции

Альтернативные сайты терминации трансляции могут быть использованы для расширения кодирующего потенциала определенных генов. Выше уже был рассмотрен пример, в котором в результате редактирования РНК в мРНК аполипопротеина B человека образуется новый терминирующий кодон, что приводит к синтезу в определенных тканях укороченного полипептида, кодируемого тем же самым геном, что и полипептид нормального размера.

Аналогичного эффекта система трансляции достигает посредством неполной терминации синтеза полипептидов на некоторых терминирующих кодонах. Из трех терминирующих кодонов наименее эффективным является UGA. Он чаще остальных ошибочно распознается транслирующей рибосомой как осмысленный (по-видимому, с участием триптофановой тРНК). В результате синтезируется более длинный полипептид, прекращение синтеза которого происходит на следующем терминирующем кодоне. В частности, такая ситуация наблюдается при трансляции РНК фага Qb. Цистрон белка оболочки фага заканчивается терминирующем кодоном UGA, который с небольшой частотой распознается рибосомами как осмысленный, что приводит к синтезу более длинного, чем белок оболочки, полипептида. Этот полипептид требуется для сборки полноценной (жизнеспособной) фаговой частицы и является жизненно важным для бактериофага Qb.

Для образования гибридного белка Gag-Pol ретровирусы типа С используют супрессию терминирующего кодона вместо сдвига рамки считывания. Супрессия происходит с эффективностью ~5% и сопровождается ошибочным прочитыванием UAG-кодона глутаминил-тРНК. Терминирующий кодон UGA в том же положении декодируется как аргининовый, цистеиновый или триптофановый. Поскольку обычные терминирующие кодоны нормальных клеточных генов в этих условиях не супрессируются, делается вывод, что для осуществления супрессии терминирующий кодон должен находиться в определенном контексте. Запрограммированная супрессия терминирующих кодонов обнаружена, кроме того, у мРНК запасных белков растений, а также при трансляции геномной РНК вирусов растений. В последнем случае этот механизм используется для синтеза полипептидов РНК-зависимой РНК-полимеразы и удлинения белка оболочки.

Использование вышеописанных механизмов генетически запрограммированного сдвига рамки считывания транслируемой РНК или супрессии бессмысленных кодонов расширяет кодирующий потенциал геномов без физического увеличения их размеров. Еще более тонкий механизм изменения первоначальной генетической информации на уровне трансляции функционирует при введении в полипептидные цепи некоторых белков остатков селеноцистеина.