【1.2.1】SD序列

Shine-Dalgarno (SD)是细菌和古细菌中信使RNA中核糖体结合位点序列。通常位于翻译起始密码子AUG上游约8~10个碱基位置。SD序列帮助招募核糖体RNA,并将核糖体比对并结合到信使RNA(mRNA)的起始密码子,从而开始蛋白质合成。一旦被招募,tRNA可以按照密码子的指令顺序添加氨基酸,从翻译起始位点向下游移动进行蛋白质合成。

一、基本信息

SD序列还存在于一些叶绿体和线粒体的转录本中。由6个碱基组成的SD序列的保守序列为AGGAGG。 SD序列是由澳大利亚科学家John Shine和Lynn Dalgarno提出。

二、形成过程

在原核生物中,起始密码子的选择取决于核糖体的小亚基与mRNA模板之间的相互作用。30S亚基与处于紧靠正确起始密码子上游的富含嘌呤的mRNA模板结合,这个区称为SD序列(Shine—Dalgarno sequence),它与16S rRNA 3’端的一个富含嘧啶区互补。在起始复合物形成过程中,这些互补的核苷酸配对形成可使mRNA与核糖体结合的双链RNA结构,结果将起始密码子定位在核糖体的P位。

三、作用

SD序列的作用是与16S rRNA的3’端上一段富含嘧啶的序列结合,小亚基16S rRNA的3’端的这个小片段就被称为反SD序列。当mRNA中的SD序列于16S rRNA上的反SD序列结合后,就指示了下游的AUG,即是蛋白质合成的起始密码子。

四、翻译影响

一般来说,mRNA与核糖体的结合程度越强,翻译的起始效率就越大,而这种结合程度主要取决于SD序列与16S rRNA的碱基互补性,其中以GGAG 4个碱基序列尤为重要。其中,大肠杆菌的SD序列为AGGAGGU。对多数基因而言,这4个碱基中任何一个换成C或T,均会导致翻译效率大幅度降低。SD序列与起始密码子AUG之间的序列对翻译起始效率的影响则表现在碱基组成和间隔长度两个方面。实验结果表明,SD序列后面的碱基若为AAAA或UUUU,则翻译效率最高,而为CCCC或GGGG的翻译效率刚分别是最高值的50%和25%。紧邻AUG的前3个碱基对翻译起始效率也有影响,对于大肠杆菌β一半乳糖苷酶的mRNA而言,在这个位置上最佳的碱基组合是UAU或CUU,如果用UUC,UCA或AGG取代之,酶的表达水平降为1/20。

SD序列与起始密码子之间的精确距离保证了mRNA在核糖体上定位后,翻译起始密码子AUG正好处于核糖体中的P位,这是翻译启动的前提条件。在很多情况下,SD序列位于AUG之前大约7个碱基处,在此间隔中少一个或多一个碱基,均会导致翻译起始效率不同程度的降低。大肠杆菌中的起始tRNA分子可以同时识别AUG、GUG和UUG3种密码子,但其识别频率并不相同,通常GUG为AUG的50%,而UUG只及AUG的25%。mRNA 5’端非编码区自身形成的特定二级结构能协助SD序列与核糖体结合,任何错误的空间结构均会不同程度地削弱mRNA于核糖体的结合强度

参考资料

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