導入
翻訳制御は、RNA からタンパク質への翻訳のレベルで作用する遺伝子の発現を制御する段階です。これらの調節機構は主に、開始因子の支援を受けて、リボソームによる翻訳の開始ステップに影響を与えます。さらにまれですが、翻訳の伸長段階または終了段階のレベルで制御できることもあります。
多くの場合、これらのメカニズムには、翻訳が調節されている mRNA 上の特定の構造が関与しています。調節には、外部シグナル（代謝産物の濃度、温度、タンパク質因子の存在など）に応答して、リボソームによる翻訳を妨害するタンパク質または別のRNAである外因性翻訳調節因子が関与する場合があります。この調節因子は、転写調節の場合と同様に、アクチベーターまたはリプレッサーである可能性があります。
翻訳の調節は細胞の細胞質で行われ、遺伝子発現のこの段階が行われますが、転写の調節は核（真核細胞）で行われます。
生理学的興味
翻訳制御は、いくつかの点で転写制御とは異なるプロセスです。これは遺伝子発現の最終段階で発生するため、非常に反応性の高いメカニズムです。mRNA 翻訳のレベルで制御が行われている場合、生理学的シグナルが細胞に到達するとすぐに、タンパク質は必要な場合に即座に翻訳されます。 。したがって、応答時間は短くなります。転写制御の場合、翻訳が開始される前に、プレメッセンジャー RNA がまず核内で転写され、スプライスされ、キャップされ、ポリアデニル化され、最後に核内に輸送される必要があります。したがって、転写制御の応答時間は長くなります。
ただし、翻訳制御のこの反応性にはコストがかかります。事前に mRNA を合成し、翻訳を引き起こす生理学的シグナルを待つ間にそれを細胞質に保存する必要があります。このシグナルが来なかったり、mRNA があらかじめ分解されていた場合、この合成は無駄になってしまいます。
メカニズム
スタートレギュレーション
タンパク質の翻訳を制御するメカニズムの大部分は、リボソームによるシストロンの解読を開始するレベルで作用します。生成されるタンパク質のレベルを決定するのは、リボソームを開始コドンにリクルートするかどうかの決定です。この開始速度を調節するための戦略はいくつかありますが、共通しているのは、リボソームの小サブユニットへの開始コドンをアクセス可能またはアクセス不能にするという事実です。細菌と真核生物では翻訳を開始するプロセスが異なるため、詳細なメカニズムは異なります。細菌では、リボソームの 30S サブユニットは、シャイン ダラガルノ配列と呼ばれるすぐ上流の特定の配列に結合することによって、内部で開始コドンに直接結合します。真核生物では、40S サブユニットが開始因子を介して mRNA の 5′ 末端のキャップに結合し、翻訳の開始に使用される最初の AUG コドンまで mRNA をスキャンします。したがって、これら 2 つの起動図に応じて、次のメカニズムを使用できます。
- 開始コドンは RNA の二次構造に隔離されているため、リボソーム (細菌) がアクセスできなくなります。この構造の形成は、エフェクターに結合する可能性のある調節タンパク質の付着によって調節されるか、あるいはいわゆるリボスイッチ、つまり調節タンパク質の介入を必要とせずにエフェクターを直接認識する RNA 構造が関与することによって調節されます。タンパク質。 mRNA によってコードされるタンパク質の 1 つがそれ自体調節タンパク質であることも一般的です。その後、直接的な自己規制またはフィードバックのプロセスが必要になります。これは、特にリボソームタンパク質をコードする mRNA で観察されることです。
- 開始コドンはアンチセンス RNA によってマスクできます。次に、リボソームの動員を防ぐ RNA 二重鎖が形成されます。このメカニズムは特に細菌で観察されます。したがって、たとえば、ポリン OmpF をコードする遺伝子は、MicF と呼ばれるアンチセンス RNA によって負に制御されます。
- キャップと開始コドンの間に位置する mRNA の二次構造は、リボソーム (真核生物) の 40S サブユニットによるスキャンをブロックする可能性があります。このメカニズムは、特にヒトのフェリチン遺伝子の制御に見られます。
読み取りフレームのシフト
特定のタンパク質の発現は、読み取りフレームのシフトまたはフレームシフトによって条件付けられます。これらの非常に特殊なケースでは、シストロンのコドンがすべて同じ読み枠に位置しているわけではありません。遺伝子の始まりはある位相に位置し、遺伝子の終わりは +1 ヌクレオチドまたは -1ヌクレオチドだけシフトした別の位相にあります。したがって、リボソームは、一般に安定な二次構造、多くの場合シュードノットを含む mRNA 上の特定の部位で、ある読み取りフレームから別の読み取りフレームにスライドする必要があります。この構造はリボソームを一時的にブロックし、読み取りフェーズの変化を促進します。
生理学的条件に応じて、細胞はこの滑り速度を調節し、それによってシフトされた下流相から生成されるタンパク質の量を制御することができます。この機構は、エイズウイルスを含む特定の数のレトロウイルスで特に見られ、逆転写酵素の産生を制御します。細菌によって翻訳終結因子の濃度を調整するためにも使用されます。
終止コドンの再コーディング
