內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)介導(dǎo)核糖體翻譯起始機(jī)制

馬 鵬，周小凱，常秋燕，李林杰，馬曉霞，馬忠仁*

(1.西北民族大學(xué)甘肅省動(dòng)物細(xì)胞工程技術(shù)研究中心，甘肅蘭州 730030；2.西北民族大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅蘭州730030)

?

內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)介導(dǎo)核糖體翻譯起始機(jī)制

馬 鵬1,2，周小凱1,2，常秋燕1,2，李林杰1,2，馬曉霞1,2，馬忠仁1,2*

(1.西北民族大學(xué)甘肅省動(dòng)物細(xì)胞工程技術(shù)研究中心，甘肅蘭州 730030；2.西北民族大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅蘭州730030)

部分正鏈RNA病毒基因的蛋白質(zhì)合成是由其自身的內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)(internal ribosomal entry site, IRES)以非依賴5’甲基化帽狀結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。目前，IRES被分為4類，雖然這4類IRES在對(duì)其介導(dǎo)的基因合成目的蛋白的機(jī)制不同，但是這些不同蛋白翻譯機(jī)制是依賴IRES與不同真核翻譯起始因子相互作用形成特定的復(fù)合物來(lái)實(shí)現(xiàn)的。真核生物翻譯是由起始tRNA(Met-tRNAMeti)/eIF2·GTP三元復(fù)合物引發(fā)，與翻譯因子和40S小亞基結(jié)合形成43S復(fù)合物，43S復(fù)合物在eIF1A協(xié)助下與起始密碼子結(jié)合形成48S復(fù)合物，在eIF5·GTP促進(jìn)下60S亞基與40S亞基結(jié)合形成80S核糖體。IRES介導(dǎo)翻譯通過(guò)eIF4G、IRES與eIF4A結(jié)合引導(dǎo)43S復(fù)合物與IRES結(jié)合。Ⅲ型IRES在無(wú)eIF3的參與下與40S小亞基的E位點(diǎn)結(jié)合并與eIF2·GTP/initiator tRNA形成48S亞基，在eIF5/eIF5B的調(diào)控下與60S亞基形成活化的核糖體進(jìn)行蛋白質(zhì)翻譯。

核糖體；內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)；蛋白質(zhì)翻譯起始；Ⅲ型內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)

細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的翻譯一般分為3 步, 即起始、延伸和終止。許多真核病毒mRNA的翻譯起始是由其自身的內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)(internal ribosomal entry site, IRES)以非依賴5’甲基化帽狀結(jié)構(gòu)的翻譯機(jī)制來(lái)進(jìn)行。 1988年，Pelletier等發(fā)現(xiàn)脊髓灰質(zhì)炎病毒的5’端非翻譯區(qū)長(zhǎng)約450個(gè)核苷酸的P2序列可以指導(dǎo)真核mRNA的翻譯；同年Jang等發(fā)現(xiàn)腦心肌炎病毒5’端非翻譯區(qū)的一段序列能夠指導(dǎo)內(nèi)部核糖體進(jìn)入從而起始翻譯。1991年，Macejak等發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞免疫球蛋白重鏈結(jié)合蛋白基因的5’-UTR中存在IRES元件。1995年，Chen和Sarnow在體外構(gòu)建了環(huán)狀mRNA，證明了IRES可以在環(huán)狀mRNA中指導(dǎo)蛋白合成，說(shuō)明了此時(shí)蛋白的翻譯的確是特異性地依賴于IRES序列。

根據(jù)IRES功能的差異，將IRES分4類，即Ⅰ型(以脊髓灰質(zhì)炎病毒為代表)、Ⅱ型(以心腦病毒為代表)、Ⅲ型(以丙肝病毒為代表)[1]和Ⅳ型(以蟋蟀麻痹病毒為代表)[2]。據(jù)研究表明4種IRES是以不同的方式來(lái)介導(dǎo)蛋白質(zhì)翻譯的起始，但是這些翻譯起始機(jī)制都需要真核細(xì)胞內(nèi)的翻譯元件如真核翻譯起始因子和核糖體40S小亞基等。目前對(duì)Ⅲ型和Ⅳ型IRES進(jìn)行結(jié)構(gòu)和生物化學(xué)方面的研究發(fā)現(xiàn)了這兩種IRES元件影響翻譯起始的共同特點(diǎn)，即通過(guò)IRES元件自身來(lái)誘導(dǎo)核糖體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進(jìn)而影響mRNA在識(shí)別核糖體翻譯孔道過(guò)程中的進(jìn)入、定位和固定。同時(shí)，能加強(qiáng)起始tRNA在40S小亞基P位點(diǎn)的穩(wěn)定性，啟動(dòng)翻譯起始復(fù)合物在蛋白質(zhì)合成的下游事件[3]，并且誘導(dǎo)亞基組裝和在初步新生多肽延伸過(guò)程中核糖體的易位。

1 真核生物的翻譯起始機(jī)制

對(duì)于大多數(shù)真核生物的mRNA的翻譯起始過(guò)程可以利用掃描模型來(lái)進(jìn)行闡述，這種掃描模型包括兩個(gè)階段，即48S復(fù)合物的形成，隨后亞基加入形成80S核糖體?；虻姆g起始由40S和60S亞基組成80S核糖體，這個(gè)80S大蛋白形成需要翻譯起始因子eIF3、eIF3j、eIF1和eIF1A的相互作用[4]?；蚍g起始的第一步由起始tRNA(Met-tRNAMeti)/eIF2·GTP三元復(fù)合物引發(fā)，并且通過(guò)其與諸多翻譯起始因子(eIF3、eIF1和eIF1A)以及40S核糖體小亞基形成43S核糖體翻譯初始復(fù)合物的互作來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在 eIF4E、eIF4A和eIF4G的作用下，43S復(fù)合物結(jié)合mRNA 5’端甲基化帽狀結(jié)構(gòu)。這種翻譯因子的裝配機(jī)制是通過(guò)eIF4F、eIF4A和eIF4B與mRNA 5’端松散的帽狀結(jié)構(gòu)相互作用后形成一個(gè)結(jié)合位點(diǎn)，這使得eIF3、eIF4G、mRNA和40S亞基可以進(jìn)行組裝。43S復(fù)合物需要eIF1和eIF1A的協(xié)助來(lái)進(jìn)行翻譯掃描的下游事件。43S復(fù)合物與起始密碼子接觸時(shí)停止掃描并組裝成48S復(fù)合物。通常當(dāng)起始密碼子未處在Kozak序列這種理想的核苷酸環(huán)境中，具有翻譯合成功能的核糖體會(huì)在對(duì)應(yīng)Kozak序列的-3或+4位越過(guò)此處的起始密碼子，并且繼續(xù)掃描此基因內(nèi)部的AUG來(lái)進(jìn)行相關(guān)蛋白的翻譯合成。

從43S復(fù)合物的掃描形態(tài)過(guò)渡到48S復(fù)合物，對(duì)起始密碼子的定位形態(tài)都需要40S亞基的形態(tài)變構(gòu)，隨之與其變構(gòu)的還有Met-tRNAMeti與mRNA結(jié)合的位置以及與其互作的各種翻譯起始因子的相對(duì)位置[5]。eIF1A占據(jù)核糖體A位點(diǎn)，eIF1A的兩端(NTT和CTT)延伸到43S復(fù)合物的P位點(diǎn)[6]，并與Met-tRNAMeti和P位點(diǎn)之間的eIF1相鄰[7]。翻譯起始復(fù)合物對(duì)起始密碼子的識(shí)別導(dǎo)致eIF1從40S亞基上解離下來(lái)[8]，而使eIF1A-CTT偏離P位點(diǎn)，但是這使得eIF1A的折疊區(qū)與A位點(diǎn)的結(jié)合更加牢固[9]。eIF5·GTP可將40S亞基上的剩余翻譯起始因子去除并且促進(jìn)60S亞基與40S亞基的結(jié)合形成80S核糖體[10]。eIF5B的C末端結(jié)構(gòu)域可將與Met-tRNAMeti接受區(qū)結(jié)合的eIF2置換下來(lái)，可使eIF2·GDP從翻譯起始復(fù)合物中脫落并且實(shí)現(xiàn)Met-tRNAMeti的循環(huán)利用，同時(shí)eIF5B的C末端準(zhǔn)確進(jìn)入60S亞基的P位點(diǎn)使核糖體組裝順利進(jìn)行。最后，GTP高能磷酸鍵水解使eIF5B·GDP從翻譯起始復(fù)合物中釋放出來(lái)，完整的80S核糖體進(jìn)入蛋白合成肽鏈延伸階段[11]。

2 真核細(xì)胞與原核細(xì)胞在翻譯起始機(jī)制方面的比較

真核和原核系統(tǒng)的蛋白質(zhì)翻譯起始機(jī)制是相似的，即都是開始于小亞基P位點(diǎn)結(jié)合特異性起始tRNA復(fù)合物的形成，含有mRNA和tRNA中間體復(fù)合物的逐步形成為核糖體大小亞基結(jié)合做前期準(zhǔn)備[12]。核糖體的核心區(qū)是十分保守的，而不同處也只局限在rRNA延伸部位和翻譯起始因子在其外圍的結(jié)合定位[13]。核糖體亞基具有形態(tài)學(xué)特征，例如“肩部”和平臺(tái)形態(tài)，其與“頭部”的連接是通過(guò)狹窄的“脖頸”來(lái)連接的。在原核翻譯系統(tǒng)中，tRNA與P位點(diǎn)的結(jié)合可通過(guò)30S小亞基多步調(diào)節(jié)，以確保目標(biāo)基因通過(guò)P位點(diǎn)的每個(gè)密碼子都能準(zhǔn)確按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則來(lái)進(jìn)行翻譯。原核生物的mRNA在核糖體“脖頸”處的狹縫內(nèi)與核糖體結(jié)合并貫穿于兩條未共價(jià)閉合隧道中(一條是由核糖體的“頭部”和“肩部”形成，另一條由“頭部”和平臺(tái)形成)。mRNA錨定在平臺(tái)處是通過(guò)其起始密碼子上的SD序列與16S核糖體rRNA 3’端的反SD序列的互補(bǔ)結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。SD序列不存在于真核mRNA序列內(nèi)，但真核mRNA與40S小亞基的結(jié)合的機(jī)制與原核mRNA與對(duì)應(yīng)核糖體小亞基的結(jié)合模式是相似的。

然而，原核翻譯系統(tǒng)的翻譯起始過(guò)程較真核系統(tǒng)的簡(jiǎn)單。這是因?yàn)樵松飉RNA和tRNA可以在IF1、IF2和IF3完全不參與的情況下與30S小亞基結(jié)合，而這3種翻譯起始因子是增強(qiáng)翻譯起始準(zhǔn)確性的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。IF2是真核翻譯起始因子eIF5B的同源物，可加強(qiáng)起始tRNA與30S小亞基的結(jié)合，同時(shí)在大小亞基結(jié)合的過(guò)程中IF2可引導(dǎo)自身在接受區(qū)末端插入50S大亞基[14]。IF1與真核翻譯起始因子eIF1A核心區(qū)同源，可與核糖體A位點(diǎn)結(jié)合。研究發(fā)現(xiàn)與真核翻譯起始因子eIF1功能相似的IF3的C末端可以與P位點(diǎn)臨近的平臺(tái)表面結(jié)合。IF1和IF3能促進(jìn)翻譯起始的準(zhǔn)確性，從而提高了tRNA-mRNA錯(cuò)配復(fù)合物從核糖體中的清除能力，這可能是由于因?yàn)橄嚓P(guān)因子通過(guò)誘導(dǎo)30S小亞基構(gòu)象產(chǎn)生變化。eIF1與IF3結(jié)合的位點(diǎn)是相似的，并且也參與翻譯起始的精確執(zhí)行。

3 由IRES介導(dǎo)的病毒蛋白質(zhì)翻譯起始

IRES元件是一種具有介導(dǎo)翻譯起始功能的RNA元件，這是因?yàn)閷⑵洳迦腚p順?lè)醋又g會(huì)導(dǎo)致下游順?lè)醋营?dú)立于上游順?lè)醋舆M(jìn)行翻譯表達(dá)[15]。脊髓灰質(zhì)炎病毒和腦心肌炎病毒的IRES是最先被鑒定出來(lái)的[16]，這兩種長(zhǎng)約450nt的IRES分別被劃分為Ⅰ型和Ⅱ型。生化重建實(shí)驗(yàn)(biochemical reconstitution experiment)表明EMCV的IRES在啟動(dòng)靶基因表達(dá)翻譯時(shí)所利用的翻譯起始因子與常規(guī)翻譯起始機(jī)制下采用的蛋白因子是一樣的，只是eIF4E和eIF4G的N端參與結(jié)合eIF4E的功能區(qū)不參與其非依賴5’端甲基化帽狀結(jié)構(gòu)翻譯起始的過(guò)程[17-18]。這些都說(shuō)明IRES元件在介導(dǎo)蛋白質(zhì)翻譯起始是通過(guò)其自身與真核細(xì)胞內(nèi)的各種翻譯起始因子之間的特異性互作來(lái)實(shí)現(xiàn)的。例如，Ⅰ型和Ⅱ型IRES與第一個(gè)起始密碼子臨近，這使得eIF4G 與IRES特異性地結(jié)合，而后與eIF4A結(jié)合來(lái)引導(dǎo)43S復(fù)合物與IRES的結(jié)合[19]。分別以HCV和CrPV為代表的Ⅲ型和Ⅳ型IRES序列之間存在的差異較大，與Ⅰ型和Ⅱ型相比這種差異也是十分明顯的。雖然這4種IRES在介導(dǎo)翻譯起始的過(guò)程上存在差異，但是有一點(diǎn)是相同的，即他們?cè)诮閷?dǎo)蛋白質(zhì)翻譯起始都是與40S小亞基在部分翻譯起始因子的作用下相互作用[20]。

4 Ⅲ型IRES介導(dǎo)的翻譯起始

4.1 Ⅲ型IRES的結(jié)構(gòu)

丙型肝炎病毒(HCV)的IRES是從5’UTR的第40nt到341nt之間的區(qū)域，這個(gè)區(qū)域由3個(gè)結(jié)構(gòu)域組成。結(jié)構(gòu)域Ⅱ是一個(gè)長(zhǎng)而不規(guī)律的莖環(huán)結(jié)構(gòu)[21]，結(jié)構(gòu)域Ⅲ由假結(jié)節(jié)、發(fā)卡結(jié)構(gòu)中的Ⅲa-Ⅲf亞結(jié)構(gòu)和插入其間的螺旋結(jié)構(gòu)組成，而結(jié)構(gòu)域Ⅳ是一個(gè)含有起始密碼子的短發(fā)卡狀結(jié)構(gòu)。對(duì)于HCV IRES樣亞群來(lái)說(shuō)，他們雖然在結(jié)構(gòu)上有些差別，但是其發(fā)揮的功能是相似的。這些IRES元件均含有由一個(gè)假結(jié)節(jié)、亞結(jié)構(gòu)域Ⅲe和亞結(jié)構(gòu)域Ⅲd構(gòu)成的核心區(qū)域。利用化學(xué)和酶學(xué)足跡法研究發(fā)現(xiàn)，核糖體存在多個(gè)位點(diǎn)可與HCV結(jié)構(gòu)域Ⅱ的頂端、結(jié)構(gòu)域Ⅲa/Ⅲb/Ⅲc四面的節(jié)點(diǎn)、假結(jié)節(jié)和起始密碼子周圍核苷酸序列發(fā)生互作[22]。冷凍電子顯微鏡發(fā)現(xiàn)HCV IRES以拉伸構(gòu)型與40S亞基發(fā)生親水性的表面結(jié)合，即IRES結(jié)構(gòu)域Ⅲ與核糖體的工作平臺(tái)區(qū)、“軀干”區(qū)結(jié)合，而結(jié)構(gòu)域Ⅱ與40S亞基的“頭”部互作，部分結(jié)構(gòu)將占據(jù)E位點(diǎn)并且在mRNA結(jié)合裂隙內(nèi)向P位點(diǎn)延伸[23]。HCV和其含有的IRES所具有的活性均需要一段從IRES結(jié)構(gòu)域Ⅱ的5’端到起始密碼子下游40nt的序列。這段特殊序列的任何一點(diǎn)減少都會(huì)削弱IRES的功能活性，而這段序列下游的編碼區(qū)卻可以被不會(huì)形成特定二級(jí)結(jié)構(gòu)的外源基因所替換。與其他IRES亞群一樣，HCV和相關(guān)病毒IRES內(nèi)部的螺旋結(jié)構(gòu)也起到支撐整體結(jié)構(gòu)的作用，但是那些保守的單鏈核苷酸卻能直接和細(xì)胞內(nèi)的蛋白翻譯調(diào)節(jié)因子互作[24]。

4.2 Ⅲ型IRES介導(dǎo)翻譯起始需要蛋白因子的參與

利用生化重建試驗(yàn)對(duì)HCV、豬瘟病毒(CSFV)、牛病毒性腹瀉病毒(BVDV)、豬捷申病毒(PTV)和SPV9的IRES進(jìn)行功能分析發(fā)現(xiàn)，40S亞基、Met-tRNAMeti和eIF2在48S復(fù)合物的形成中十分重要。IRES介導(dǎo)的翻譯起始的初期是有非依賴性翻譯起始因子的參與，由IRES與40S亞基直接結(jié)合啟動(dòng)，這一過(guò)程中翻譯起始密碼子進(jìn)入P位點(diǎn)附近的區(qū)域，并且其下游編碼序列嵌合到mRNA結(jié)合裂隙內(nèi)[25]。eIF3在此過(guò)程中的參與可以增強(qiáng)48S復(fù)合物的穩(wěn)定性，但eIF3在正常情況下只在核糖體組裝階段與eIF5和eIF5B一起發(fā)揮作用。HCV IRES在介導(dǎo)翻譯起始的過(guò)程中并不需要40S亞基對(duì)其序列進(jìn)行掃描，而是直接在起始密碼子處形成48S復(fù)合物，并且此過(guò)程無(wú)需eIF4A、eIF4B、eIF4F、eIF1和eIF1A的參與[26]。類似HCV IRES元件的主要特性是直接且非依賴性與40S亞基和eIF3結(jié)合，從而使43S復(fù)合物直接與IRES元件結(jié)合。但是，另有研究認(rèn)為，病毒mRNA的編碼序列進(jìn)入40S亞基的mRNA結(jié)合裂隙的時(shí)候是由在IRES上組裝成的43S復(fù)合物與eIF2·GTP/Met-tRNAMeti三元復(fù)合物結(jié)合所產(chǎn)生的調(diào)節(jié)作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但這一過(guò)程不需要P位點(diǎn)處發(fā)生密碼子與反密碼子的互配。接下來(lái)是Ⅲ型IRES元件介導(dǎo)翻譯起始的核糖體組裝階段，這一階段與標(biāo)準(zhǔn)翻譯起始的過(guò)程是平行的[27]，需要eIF5裂解eIF2與GTP之間的化學(xué)鍵并且需要eIF5B來(lái)調(diào)節(jié)各種蛋白因子從40S亞基解離和指導(dǎo)大小亞基的結(jié)合形成80S核糖體。依賴于eIF2三元復(fù)合物與40S亞基穩(wěn)定結(jié)合，eIF3在核糖體組裝的過(guò)程中多次發(fā)揮作用，可使48S復(fù)合物的形成效率顯著提高。eIF5誘導(dǎo)eIF2-GTP之間的化學(xué)鍵水解斷裂后，Met-tRNAMeti增強(qiáng)了其在P位點(diǎn)處的結(jié)合能力，這可使40S亞基構(gòu)象改變以迎合大小亞基組裝成80S核糖體[28]。

在HCV IRES介導(dǎo)翻譯起始的剩余過(guò)程中，有兩種可相互交替的機(jī)制確保翻譯起始在病毒感染細(xì)胞的順利進(jìn)行。在無(wú)翻譯起始因子的參與下，具有延伸能力的80S核糖體可以在HCV IRES上高效組裝，而處在正常生理水平的Mg2+濃度卻限制了組裝的效率。然而，CSFV IRES元件可在正常生理水平的Mg2+濃度下在無(wú)翻譯起始因子的參與下組裝80S核糖體。

5 小結(jié)

Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型和Ⅳ型IRES在結(jié)構(gòu)上是不同的，并且以不同的機(jī)制介導(dǎo)翻譯起始。然而，Ⅲ型和Ⅳ型IRES可直接與核糖體結(jié)合，并且所形成的構(gòu)象是IRES與核糖體通過(guò)多個(gè)步驟相互作用且誘導(dǎo)核糖體內(nèi)部構(gòu)象改變從而在多個(gè)階段調(diào)節(jié)翻譯起始。IRES可在翻譯起始的各個(gè)階段改變自身構(gòu)型和大小亞基的構(gòu)型。當(dāng)前，對(duì)細(xì)胞自身的內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)(IRES)介導(dǎo)核糖體翻譯起始的機(jī)制尚未完全清楚，揭示細(xì)胞IRES在蛋白翻譯中的更多的作用機(jī)理，需要對(duì)其進(jìn)行更加深入的探索。隨著研究進(jìn)程，我們終將對(duì)細(xì)胞中蛋白質(zhì)的翻譯做到更加精準(zhǔn)的調(diào)控，以期實(shí)現(xiàn)為人類服務(wù)的目的。

[1] Torrecilla J, Pozo-Rodríguez A D, Solinís M, et al. Silencing of hepatitis C virus replication by a non-viral vector based on solid lipid nanoparticles containing a shRNA targeted to the internal ribosome entry site (IRES)[J].Colloids and Surfaces B-Biointerfaces,2016;146:808-817.

[2] Kerr C H, Ma Z W, Jang C J, et al. Molecular analysis of the factorless internal ribosome entry site in Cricket paralysis virus infection[J].Sci Rerprts,2016,6:37319.

[3] 高榮遠(yuǎn),楊德成,孫 超,等.腦心肌炎病毒IRES置換不影響口蹄疫病毒的復(fù)制和毒力[J].中國(guó)預(yù)防獸醫(yī)學(xué)報(bào), 2015, 37(11) : 834-837.

[4] Muhs M, Yamamoto H, Ismer J, et al. Structural basis for the binding of IRES RNAs to the head of the ribosomal 40S subunit[J].Nucleic Acids Res,2011,39(12):5264-75.

[5] Hinnebusch A G. The scanning mechanism of eukaryotic translation initiation[J]. Ann Rev Biochem,2014,83:779-812.

[6] Zhou J, Lancaster L, Donohue JP, et al. How the ribosome hands the A-site tRNA to the P site during EF-G-catalyzed translocation[J].Science,2014,345:1188-1191.

[7] Llácer J L, Hussain T, Marler L, et al. Conformational differences between open and closed states of the eukaryotic translation initiation complex[J].Mol Cell,2015,59:399-412.

[8] Aylett C H, Boehringer D, Erzberger J P, et al. Structure of a yeast 40S-eIF1-eIF1A-eIF3-eIF3j initiation complex[J]. Nat Struct Mol Biol,2015,22:269-271.

[9] Fekete C A, Mitchell S F, Cherkasova V A, et al. N- and C-terminal residues of eIF1A have opposing effects on the fidelity of start codon selection[J]. Embo J,2007,26:1602-1614.

[10] Zhou J, Lancaster L, Donohue J P, et al. How the ribosome hands the A-site tRNA to the P site during EF-G-catalyzed translocation[J].Science,2014,345:1188-1191.

[11] Algire M A, Maag D, Lorsch J R. Pi release from eIF2, not GTP hydrolysis, is the step controlled by start-site selection during eukaryotic translation initiation[J].Mol Cell,2005,20:251-262.

[12] Pestova T V, Lomakin I B, Lee J H, et al. The joining of ribosomal subunits in eukaryotes requires eIF5B[J]. Nature,2000,403:332-335.

[13] Butcher S E. tRNA-mimicry in IRES-mediated translation and recoding[J].RNA biol, 2016,1-7.

[14] Murray J, Savva C G, Shin B S, et al. Structural characterization of ribosome recruitment and translocation by type IV IRES[J].Elife Sci,2016,5.

[15] Rodnina M V, Wintermeyer W. Recent mechanistic insights into eukaryotic ribosomes[J]. Curr Opin Cell Biol, 2009,21:435-443.

[16] 何金嬌,劉雪瑩,吳云舟,等.基于內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)提高重組NDV表達(dá)IBDV VP2基因的研究[J].中國(guó)預(yù)防獸醫(yī)學(xué)報(bào), 2013, 35(6): 485-489.

[17] Carpio T, Aurora S, Mitoma D, et al. Internal ribosome entry site (IRES) from encephalomyocarditis virus (EMCV) as a tool for shuttle expression plasmids[J].Biochem Biophys Res Commun,2015, 468(4): 548-553.

[18] Kamenska A, Simpson C, Standart N. eIF4E-binding proteins: new factors, new locations, new roles[J]. Biochem Soc Trans,2014,42:1238-1245.

[19] Petrov A, Grosely R,Chen J. Multiple parallel pathways of translation initiation on the CrPV IRES[J].Mol Cell,2016,62(1):92-103.

[20] Vaklavas C, Meng Z, Choi H. Small molecule inhibitors of IRES-mediated translation[J].Cancer Biol Thera,2015,16(10):1471-1485.

[21] de Breyne S, Yu Y, Unbehaun A, et al. Direct functional interaction of initiation factor eIF4G with the type 1 internal ribosomal entry site of enteroviruses[J]. Proc Natl Acad Sci USA,2009,106:9197-9202.

[22] Zhao Q, Han Q, Kissinger C R, et al. Structure of hepatitis C virus IRES subdomain IIa[J]. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr,2008,64:436-443.

[23] Fletcher S P, Jackson R J. Pestivirus internal ribosome entry site (IRES) structure and function:elements in the 5' untranslated region important for IRES function[J]. J Virol,2002,76:5024-5033.

[24] Pisarev A V, Shirokikh N E, Hellen C. Translation initiation by factor-independent binding of eukaryotic ribosomes to internal ribosomal entry sites[J]. C R Biol,2005,328:589-605.

[25] de Breyne S, Yu Y, Pestova T V, et al. Factor requirements for translation initiation on the Simian picornavirus internal ribosomal entry site[J]. RNA,2008,14:367-380.

[26] Chan S W. Hydrogen peroxide induces La cytoplasmic shuttling and increases hepatitis C virus internal ribosome entry site-dependent translation[J].J Gen Virol,2016,97:2301-2315.

[27] Fraser C S, Hershey J W, Doudna J A. The pathway of hepatitis C virus mRNA recruitment to the human ribosome[J].Nat Struct Mol Biol,2009,16:397-404.

[28] Locker N, Easton L E, Lukavsky P J. HCV and CSFV IRES domain II mediate eIF2 release during 80S ribosome assembly[J]. Embo J,2007,26:795-805.

Internal Ribosomal Entry Site Induced Mechanism of Translation Initiation in the Ribosome

MA Peng，ZHOU Xiao-kai，CHANG Qiu-yan，LI Lin-jie，MA Xiao-xia，MA Zhong-ren
(1.GansuEngineeringResearchCenterForAnimalCell,NorthwestMinzuUniversity,Lanzhou,Gansu,730030,China;2.CollegeofLifeSciencesandEngineering,NorthwestMinzuUniversity,Lanzhou,Gansu, 730030,China)

The protein synthesis of RNA viral genes is realized by the internal ribosomal entry site(IRES), which is independent on the 5 'methylation cap structure.At present,IRES is divided into four categories, although the four types of IRES are different in the mechanism of gene synthesis of the target protein.The translation mechanism of these proteins is dependent on the interaction of IRES with different eukaryotic translation initiation factors to form specific complexes.Eukaryotic translation was initiated by the tRNA(Met-tRNAMeti)/eIF2·GTP ternary complex, which binds to the translation factor and the 40S subunit to form a 43S complex that in eIF1A assistance and initiation codon to form 48S complexes.In the end, with eIF5·GTP promoted the formation of 80S ribosome through combination of 60S subunit and 40S subunit.IRES-mediated translation through the combination of eIF4G, IRES and eIF4A guide the combination of 43S complex and IRES.Type 3 IRESs combined in E-sites of 40S subunit without the eIF3,afterwards combined with eIF2·GTP/initiator tRNA constitute a 48S complex. The 48S complex in an eIF5/eIF5B mediated reaction to come into being a 60S subunit which form an active ribosome that can turn on the protein translation.

ribosome; IRES; protein translation initiation; type 3 IRESs

2016-12-02

企業(yè)橫向項(xiàng)目(XBMu-2015-Bc-11)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)(1001860564)

馬 鵬(1993-)，男，山西大同人，碩士研究生，主要從事病原生物學(xué)與動(dòng)物疫病防治。*通訊作者

S852.2

A

1007-5038(2017)06-0074-04