翻译终止效率

蛋白表达水平受许多不同因素和过程影响。蛋白稳定性、mRNA稳定性和翻译效率在蛋白生产和积累中起主要作用。翻译过程分为起始、延伸和终止三个期。对于翻译的起始,原核mRNA需要5端非翻译前导序列中有一段叫Shine-Dalgarno序列的特异核糖体结合序列。在真核细胞,有效的起始依赖于围绕在起始密码子ATG上下游的一段叫Kozak序列的序列。密码子利用或偏爱对延伸有深刻的影响。例如,如果mRNA有很多成簇的稀有密码子,这可能对核糖体的运动速度造成负面影响,大大减低了蛋白表达水平。翻译终止是蛋白生产必须的一步,但其对蛋白表达水平的影响还没有被研究清楚。但是最近的科学研究表明终止对蛋白表达水平有很大的影响。总的来说,更有效的翻译终止导致更好的蛋白表达。绝大多数生物都有偏爱的围绕终止密码子的序列框架。酵母和哺乳动物偏爱的终止密码子分别是UAA和UGA。单子叶植物最常利用UGA,而昆虫和大肠杆菌倾向于用UAA。翻译终止效率可能受紧接着终止密码子的下游碱基和紧靠终止密码子的上游序列影响。在酵母中通过改变围绕终止密码子的局部序列框架,翻译终止效率可能被减低几个100倍[8]。对于UGA和UAA,紧接着终止密码子的下游碱基对有效终止的影响力大小次序为G>U,A>C；对于UAG是U、A>C>G。对于大肠杆菌,翻译终止效率可因终止密码子及临近的下游碱基的不同而显著不同,从80%(UAAU)到7%(UGAC)[9]。对于UAAN和UAGN系列,终止密码子下游碱基对翻译的有效终止的影响力大小次序为U>G>A、C。UAG极少被大肠杆菌利用,相比UAAN和UGAN,UAG表现了有效的终止,但其后的碱基对有效终止的影响力为G>U,A>C。对于哺乳动物,偏爱的终止密码子为UGA,其后的碱基可以对in vivo翻译终止有8倍的影响(A、G>>C、U)。对于UAAN系列,in vivo终止效率可以有70倍的差别,UGAN系列为8倍。如果终止密码子附近序列没有最佳化,可能发生明显增加的翻译通读,因此减少了蛋白表达。例如,在兔网状细胞无细胞翻译系统里,UGAC的翻译通读可以高达10%,而第四个碱基如果为A,G或C,翻译通读为<1%。总的来说,翻译起始框架、翻译终止序列框架和密码子利用应该仔细选择,以利于蛋白的最高水平表达。翻译终止序列框架能几倍地改变蛋白生产水平。