上游开放阅读框
上游开放阅读框(Upstream open reading frame,简称uORF)是位于真核生物mRNA5′非翻译区(5′ UTR)的开放阅读框(ORF),可调控(一般为抑制)mRNA主要ORF的转译,少数案例中(如酵母菌的Gcn4基因)uORF则可促进主要开放阅读框的转译[1],为细胞调控基因表现的机制之一[2][3]。
人类基因中约有50%在mRNA的5′ UTR具有uORF,一般长2至100个密码子,多为抑制主要开放阅读框的转译[4],有些mRNA含有超过一个uORF[5]。uORF的异常可能与癌症及数种遗传疾病有关[5]。
机制
转译起始时43S起始前复合物会自mRNA的5′往3′移动以寻找起始密码子,遇到uORF的起始密码子时即会开始转译,转译uORF时核糖体可能发生停滞(并启动无义介导的mRNA降解),或在结束转译后脱离mRNA,不再继续转译下游的主要ORF,因此抑制主要ORF的基因表现,40S核糖体亚基也可能在完成uORF的转译时继续结合在mRNA上并往3′移动,找到主ORF的起始密码子并重新启动转译[5]。长度较长、距主要ORF较近或具核酸二级结构而促使核糖体停滞的uORF较易抑制主ORF的转译[5]。
43S起始前复合物寻找起始密码子时,某些情况下也会跳过uORF,直接转译主要的开放阅读框,此机制与uORF的位置与周边序列有关[5]。另外许多uORF的起始密码子并非AUG,而是其他类似的密码子,其中以CUG最多,其次为GUG(约与AUG数量相等),再次为UUG[5]。
uORF转译生成的多肽产物可由质谱仪测得[6],其中有些可参与转译调控,或与细胞中其他蛋白结合而影响其他反应[5]。
参考文献
- ^ Hinnebusch, Alan G. Translational Regulation of Yeast GCN4: A WINDOW ON FACTORS THAT CONTROL INITIATOR-tRNA BINDING TO THE RIBOSOME *. Journal of Biological Chemistry. 1997-08-29, 272 (35): 21661–21664 [2021-12-02]. ISSN 0021-9258. PMID 9268289. doi:10.1074/jbc.272.35.21661 . (原始内容存档于2022-07-12) (英语).
- ^ Vilela C, McCarthy JE. Regulation of fungal gene expression via short open reading frames in the mRNA 5'untranslated region. Molecular Microbiology. August 2003, 49 (4): 859–67. PMID 12890013. doi:10.1046/j.1365-2958.2003.03622.x .
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- ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 Joana SilvaRafael FernandesLuísa Romão. Translational Regulation by Upstream Open Reading Frames and Human Diseases. The mRNA Metabolism in Human Disease. Springer, Cham. 2019: 99-116 [2021-12-02]. ISBN 978-3-030-19965-4. doi:10.1007/978-3-030-19966-1_5. (原始内容存档于2022-03-05).
- ^ Slavoff SA, Mitchell AJ, Schwaid AG, Cabili MN, Ma J, Levin JZ, Karger AD, Budnik BA, Rinn JL, Saghatelian A. Peptidomic discovery of short open reading frame-encoded peptides in human cells. Nature Chemical Biology. 2013, 9 (1): 59–64. PMC 3625679 . PMID 23160002. doi:10.1038/nchembio.1120.