上游密码子的调控作用已有证据表明,上游密码子是细胞内经常采取的一种通用调节翻译的机制。下面以GCN4在响应低氨基酸应激过程中的翻译调控为例进行讨论。
GCN4作为一类蛋白因子,可以上调一大类氨基酸合成酶的表达。GCN4的mRNA具有非常特殊的5'端结构,大体如下:
GCN4的mRNA具有非常特殊的5'端结构
突变4个uORF的起始密码子AUG,依次建立了4个突变组M1~4,同时再另取一组将其ORF2~4起始密码子AUG均突变,建立了第5个突变组M5,保留一组野生型(WT)作对照,实验观察GCN4在高氨基酸和低氨基酸下的表达情况,可以得到如下结果(+表示表达,-表示不表达):[2]
组别
低氨基酸
高氨基酸
M1
-
-
M2
+
-
M3
+
-
M4
+
+/-
M5
+
+
WT
+
-
其调控机制是这样的:
GCN2是GCN4的同家族蛋白,可以响应低氨基酸状态,进一步作为激酶磷酸化eIF2。磷酸化的eIF2可以抑制eIF2B的鸟苷酸交换因子活性。不同寻常的是,核糖体在翻译经过ORF1起始密码子后,部分翻译起始因子得以保留,待经过终止密码子后,大亚基解离,小亚基和部分翻译起始因子继续保留在mRNA上。
①当氨基酸含量充足时,激酶GCN2 不响应,eIF2 未被磷酸化,