Консенсусная последовательность Козак

Консе́нсусная после́довательность Ко́зак (последовательность Козак, англ. Kozak consensus sequence) — последовательность нуклеотидов в составе молекулы мРНК эукариот, окружающая старт-кодон и важная для инициации трансляции. Консенсусная последовательность[en] была впервые описана Мэрилин Козак[en] (англ. Marilyn Kozak) в 1986 году[1].

Роль в трансляции

У эукариот старт-сайтом трансляции обычно, но не всегда, является первый кодон AUG (в зависимости от нуклеотидного контекста вокруг AUG). Консенсусная последовательность Козак, играющая важную роль в инициации трансляции у эукариот, включает 4—6 нуклеотидов, предшествующих старт-кодону, и один-два нуклеотида непосредственно после старт-кодона. У млекопитающих оптимальный контекст имеет вид gccRccaugG[1][2][3][4]; у двудольных растений оптимальным контекстом является a(A/C)aaaugG, у однодольных растений aRccaugGc[5], где кодон AUG выделен курсивом, а наиболее важные нуклеотиды в позициях —3 и +4 (+1 соответствует А в кодоне AUG) показаны заглавными буквами; R — пуриновый нуклеотид (адениновый или гуаниновый). Пуриновые нуклеотиды в позициях -3 и +4 считаются самыми важными как у растений, так и у млекопитающих[5][6], но некоторые данные указывают на то, что позиции —1 и —2 могут быть также важными у растений[7]. У дрожжей нуклеотидный контекст менее важен для распознавания стартового кодона, и его единственной характеристикой является пуриновый нуклеотид в позиции —3[1]. Наличие указанных нуклеотидов, т. е. оптимальный нуклеотидный контекст кодона AUG, коррелирует с высоким уровнем синтеза белка с соответствующей мРНК in vivo и является характеристикой так называемой «сильной» (эффективно инициирующей трансляцию) последовательности Козак[8]. Другие варианты последовательностей Козак являются «слабыми». Ген Lmx1b является примером гена со слабой последовательностью Козак[9]. В некоторых случаях нуклеотид G в положении −6 может также играть важную роль в инициации трансляции[4].

Последовательность Козак не является сайтом связывания рибосомы (англ. ribosomal binding site, RBS), в отличие от прокариотической последовательности Шайна — Дальгарно. Показано, что у млекопитающих в дискриминации между кодонами AUG в оптимальном и неоптимальном контекстах участвует эукариотический фактор инициации трансляции 1[en] (eIF1)[10]. На основании экспериментальных данных предполагается, что за узнавание пуринового нуклеотида в позиции —3 43S инициаторным комплексом ответственно взаимодействие данного нуклеотида с альфа-субъединицей eIF2, а за узнавание пурина в позиции +4, возможно, ответственно его взаимодействие с нуклеотидами А1818А—1819 в спирали 44 18S рРНК[11].

 
Показаны наиболее консервативные основания, окружающие стартовый кодон в структуре различных мРНК человека.

Мутации

Исследования показали, что мутация G → C в положении −6 гена β-глобина человека нарушает биосинтез белка. Данная мутация была первой выявленной мутацией в последовательности Козак. Данная мутация была обнаружена у членов семьи, проживающей на юго-востоке Италии[4].

Отличия в консенсусных последовательностях

В таблице ниже приведены данные о виде консенсусной последовательности Козак у разных групп организмов.

Конесенсусные последовательности Козак у эукариот
Организм Таксон Консенсусная последовательность
Позвоночные
gccRccATGG[3]
Плодовая мушка (Drosophila spp.) Членистоногие   cAAaATG[12]
Дрожжи (Saccharomyces cerevisiae) Аскомицеты aAaAaAATGTCt[13]
Слизевик (Dictyostelium discoideum) Amoebozoa aaaAAAATGRna[14]
Инфузории Инфузории nTaAAAATGRct[14]
Малярийный плазмодий (Plasmodium spp.) Апикомплексы taaAAAATGAan[14]
Токсоплазма (Toxoplasma gondii) Апикомплексы gncAaaATGg[15]
Трипаносомы Кинетопластиды nnnAnnATGnC[14]
Растения
  AACAATGGC[16]

См. также

Примечания

  1. 1 2 3 Kozak M. Point mutations define a sequence flanking the AUG initiator codon that modulates translation by eukaryotic ribosomes. (англ.) // Cell. — 1986. — Vol. 44, no. 2. — P. 283—292. — PMID 3943125. [исправить]
  2. Kozak M. At least six nucleotides preceding the AUG initiator codon enhance translation in mammalian cells. (англ.) // Journal of molecular biology. — 1987. — Vol. 196, no. 4. — P. 947—950. — PMID 3681984. [исправить]
  3. 1 2 Kozak M. An analysis of 5'-noncoding sequences from 699 vertebrate messenger RNAs. (англ.) // Nucleic acids research. — 1987. — Vol. 15, no. 20. — P. 8125—8148. — PMID 3313277. [исправить]
  4. 1 2 3 De Angioletti M., Lacerra G., Sabato V., Carestia C. Beta+45 G --> C: a novel silent beta-thalassaemia mutation, the first in the Kozak sequence. (англ.) // British journal of haematology. — 2004. — Vol. 124, no. 2. — P. 224—231. — PMID 14687034. [исправить]
  5. 1 2 Joshi C. P., Zhou H., Huang X., Chiang V. L. Context sequences of translation initiation codon in plants. (англ.) // Plant molecular biology. — 1997. — Vol. 35, no. 6. — P. 993—1001. — PMID 9426620. [исправить]
  6. Kawaguchi R., Bailey-Serres J. mRNA sequence features that contribute to translational regulation in Arabidopsis. (англ.) // Nucleic acids research. — 2005. — Vol. 33, no. 3. — P. 955—965. — DOI:10.1093/nar/gki240. — PMID 15716313. [исправить]
  7. Lukaszewicz M., Feuermann1 M., Jérouville B., Stas A., Boutry M. In vivo evaluation of the context sequence of the translation initiation codon in plants. (англ.) // Plant science : an international journal of experimental plant biology. — 2000. — Vol. 154, no. 1. — P. 89—98. — PMID 10725562. [исправить]
  8. Kozak M. Point mutations close to the AUG initiator codon affect the efficiency of translation of rat preproinsulin in vivo. (англ.) // Nature. — 1984. — Vol. 308, no. 5956. — P. 241—246. — PMID 6700727. [исправить]
  9. Dunston J. A., Hamlington J. D., Zaveri J., Sweeney E., Sibbring J., Tran C., Malbroux M., O'Neill J. P., Mountford R., McIntosh I. The human LMX1B gene: transcription unit, promoter, and pathogenic mutations. (англ.) // Genomics. — 2004. — Vol. 84, no. 3. — P. 565—576. — DOI:10.1016/j.ygeno.2004.06.002. — PMID 15498463. [исправить]
  10. Pestova T. V., Kolupaeva V. G. The roles of individual eukaryotic translation initiation factors in ribosomal scanning and initiation codon selection. (англ.) // Genes & development. — 2002. — Vol. 16, no. 22. — P. 2906—2922. — DOI:10.1101/gad.1020902. — PMID 12435632. [исправить]
  11. Pisarev A. V., Kolupaeva V. G., Pisareva V. P., Merrick W. C., Hellen C. U., Pestova T. V. Specific functional interactions of nucleotides at key -3 and +4 positions flanking the initiation codon with components of the mammalian 48S translation initiation complex. (англ.) // Genes & development. — 2006. — Vol. 20, no. 5. — P. 624—636. — DOI:10.1101/gad.1397906. — PMID 16510876. [исправить]
  12. Cavener D. R. Comparison of the consensus sequence flanking translational start sites in Drosophila and vertebrates. (англ.) // Nucleic acids research. — 1987. — Vol. 15, no. 4. — P. 1353—1361. — PMID 3822832. [исправить]
  13. Hamilton R., Watanabe C. K., de Boer H. A. Compilation and comparison of the sequence context around the AUG startcodons in Saccharomyces cerevisiae mRNAs. (англ.) // Nucleic acids research. — 1987. — Vol. 15, no. 8. — P. 3581—3593. — PMID 3554144. [исправить]
  14. 1 2 3 4 Yamauchi K. The sequence flanking translational initiation site in protozoa. (англ.) // Nucleic acids research. — 1991. — Vol. 19, no. 10. — P. 2715—2720. — PMID 2041747. [исправить]
  15. Seeber F. Consensus sequence of translational initiation sites from Toxoplasma gondii genes. (англ.) // Parasitology research. — 1997. — Vol. 83, no. 3. — P. 309—311. — PMID 9089733. [исправить]
  16. Lütcke H. A., Chow K. C., Mickel F. S., Moss K. A., Kern H. F., Scheele G. A. Selection of AUG initiation codons differs in plants and animals. (англ.) // The EMBO journal. — 1987. — Vol. 6, no. 1. — P. 43—48. — PMID 3556162. [исправить]