Mã mở đầu

Mã mở đầu là codon đầu tiên của RNA thông tin (mRNA) được dịch mã bởi ribosome. Các mã mở đầu luôn luôn mã hóa cho methionine trong sinh vật nhân chuẩn và Met được biến đổi (fMet) trong ở sinh vật nhân sơ. Codon bắt đầu phổ biến nhất là AUG.

Các mã mở đầu thường đứng sau một vùng 5' không được dịch (5' UTR). Ở bọn nhân sơ, vùng này bao gồm các vị trí liên kết ribosome (RBS).

Các mã mở đầu thay đổi

Các mã bắt đầu thay thế là các mã mở đầu khác với codon AUG tiêu chuẩn và được tìm thấy ở cả hai loại sinh vật nhân sơ (vi khuẩn) và sinh vật nhân chuẩn. Các codon khởi đầu thay thế vẫn được dịch mã là Met khi chúng bắt đầu đợc tổng hợp protein (ngay cả khi codon đó mã hóa một amino acid khác). Điều này là do một RNA vận chuyển (tRNA) riêng biệt được sử dụng để bắt đầu dịch mã.^[1]

Các chương trình tin sinh học thường cho phép các codon khởi đầu thay thế khi tìm kiếm các gen mã hóa protein.

Sinh vật nhân chuẩn

Các codon khởi đầu thay thế (khác AUG) là rất hiếm trong hệ gen nhân chuẩn. Tuy nhiên, các codon bắt đầu khác AUG xảy ra tự nhiên đã được ghi nhận tại một số mRNA tế bào.^[2] Bảy trong số chín thay thế nucleotide đơn có thể có ở codon khởi đầu AUG của enzyme dihydrofolate reductase có chức năng như các điểm bắt đầu dịch mã ở các tế bào động vật có vú.^[3] Ngoài con đường Met-tRNA với codon AUG kinh điển, các tế bào động vật có vú có thể bắt đầu dịch với leucine bằng cách sử dụng một leucyl-tRNA đặc biệt dịch mã cho codon CUG..^[4][5]

Hệ gen ty thể (và nhân sơ) sử dụng mã bắt đầu thay thế đáng kể hơn (AUA và AUU ở người và chủ yếu là GUG và UUG ở bọn nhân sơ).^[6]

Sinh vật nhân sơ

E. coli sử dụng 83% AUG (3542/4284), 14% (612) GUG, 3% (103) UUG ^[7] và một hoặc hai codon khác (ví dụ, AUU hoặc có thể là CUG).^[8][9]

Các vùng mã hóa nổi tiếng mà không dùng codon khởi đầu AUG có thể kể đến như gen lacI (GUG)^[10][11] và lacA (UUG) ^[12] trong operon lac ở E. coli. Hai nghiên cứu gần đây đã độc lập cho thấy rằng 17 codon khởi đầu không phải AUG có thể bắt đầu dịch mã ở E. coli.^[13][14]

Bảng mã di truyền tiêu chuẩn

Tính chất hóa sinh của Axit amin

không phân cực

phân cực

base

acid

Kết thúc: codon dừng

Mã di truyền tiêu chuẩn

base đầu tiên	base thứ hai								base thứ ba
	U		C		A		G
U	UUU	(Phe/F) Phenylalanine	UCU	(Ser/S) Serine	UAU	(Tyr/Y) Tyrosine	UGU	(Cys/C) Cysteine	U
	UUC		UCC		UAC		UGC		C
	UUA	(Leu/L) Leucine	UCA		UAA[B]	Stop (Ochre)	UGA[B]	Stop (Opal)	A
	UUG		UCG		UAG[B]	Stop (Amber)	UGG	(Trp/W) Tryptophan	G
C	CUU		CCU	(Pro/P) Proline	CAU	(His/H) Histidine	CGU	(Arg/R) Arginine	U
	CUC		CCC		CAC		CGC		C
	CUA		CCA		CAA	(Gln/Q) Glutamine	CGA		A
	CUG		CCG		CAG		CGG		G
A	AUU	(Ile/I) Isoleucine	ACU	(Thr/T) Threonine	AAU	(Asn/N) Asparagine	AGU	(Ser/S) Serine	U
	AUC		ACC		AAC		AGC		C
	AUA		ACA		AAA	(Lys/K) Lysine	AGA	(Arg/R) Arginine	A
	AUG[A]	(Met/M) Methionine	ACG		AAG		AGG		G
G	GUU	(Val/V) Valine	GCU	(Ala/A) Alanine	GAU	(Asp/D) Aspartic acid	GGU	(Gly/G) Glycine	U
	GUC		GCC		GAC		GGC		C
	GUA		GCA		GAA	(Glu/E) Axit glutamic	GGA		A
	GUG		GCG		GAG		GGG		G

^A Các codon A U G đều mã hóa cho methionine và phục vụ như là một vị trí bắt đầu: AUG đầu tiêntrong một vùng mã hóa của mRNA là nơi dịch mã protein bắt đầu.^[15]

^{B ^ ^ ^} Cơ sở lịch sử cho việc chỉ định các codon kết thúc là amber, orche và opal(tên ba màu sắc) được mô tả trong tự truyện của Sydney Brenner
Brenner S. Một cuộc sống trong khoa học (2001) Published by Biomed Central Limited ISBN 0-9540278-0- 9 xem các trang 101-104 </ ref> và trong một bài viết lịch sử của Bob Edgar.^[16]

Chú thích

1. Lobanov, A. V.; Turanov, A. A.; Hatfield, D. L.; Gladyshev, V. N. (2010). “Dual functions of codons in the genetic code”. Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology. 45 (4): 257–65. doi:10.3109/10409231003786094. PMC 3311535. PMID 20446809.
2. Ivanov IP, Firth AE, Michel AM, Atkins JF, Baranov PV (2011). “Identification of evolutionarily conserved non-AUG-initiated N-terminal extensions in human coding sequences”. Nucleic Acids Research. 39 (10): 4220–4234. doi:10.1093/nar/gkr007. PMC 3105428. PMID 21266472.
3. Peabody, D. S. (1989). “Translation initiation at non-AUG triplets in mammalian cells”. The Journal of Biological Chemistry. 264 (9): 5031–5. PMID 2538469.
4. Starck, S. R.; Jiang, V; Pavon-Eternod, M; Prasad, S; McCarthy, B; Pan, T; Shastri, N (2012). “Leucine-tRNA initiates at CUG start codons for protein synthesis and presentation by MHC class I”. Science. 336 (6089): 1719–23. doi:10.1126/science.1220270. PMID 22745432.
5. Dever, T. E. (2012). “Molecular biology. A new start for protein synthesis”. Science. 336 (6089): 1645–6. doi:10.1126/science.1224439. PMID 22745408.
6. Watanabe, Kimitsuna; Suzuki, Tsutomu (2001). “Genetic Code and its Variants”. doi:10.1038/npg.els.0000810. Chú thích journal cần |journal= (trợ giúp)
7. Blattner, F. R.; Plunkett g, G.; Bloch, C. A.; Perna, N. T.; Burland, V.; Riley, M.; Collado-Vides, J.; Glasner, J. D.; Rode, C. K.; Mayhew, G. F.; Gregor, J.; Davis, N. W.; Kirkpatrick, H. A.; Goeden, M. A.; Rose, D. J.; Mau, B.; Shao, Y. (1997). “The Complete Genome Sequence of Escherichia coli K-12”. Science. 277 (5331): 1453–1462. doi:10.1126/science.277.5331.1453. PMID 9278503.
8. Sacerdot, C.; Fayat, G.; Dessen, P.; Springer, M.; Plumbridge, J. A.; Grunberg-Manago, M.; Blanquet, S. (1982). “Sequence of a 1.26-kb DNA fragment containing the structural gene for E.coli initiation factor IF3: Presence of an AUU initiator codon”. The EMBO Journal. 1 (3): 311–315. PMC 553041. PMID 6325158.
9. Missiakas, D.; Georgopoulos, C.; Raina, S. (1993). “The Escherichia coli heat shock gene htpY: Mutational analysis, cloning, sequencing, and transcriptional regulation”. Journal of Bacteriology. 175 (9): 2613–2624. PMC 204563. PMID 8478327.
10. E.coli lactose operon with lacI, lacZ, lacY and lacA genes GenBank: J01636.1
11. Farabaugh, P. J. (1978). “Sequence of the lacI gene”. Nature. 274 (5673): 765–769. doi:10.1038/274765a0. PMID 355891.
12. NCBI Sequence Viewer v2.0
13. Hecht, Ariel; Glasgow, Jeff; Jaschke, Paul R.; Bawazer, Lukmaan A.; Munson, Matthew S.; Cochran, Jennifer R.; Endy, Drew; Salit, Marc (2017). “Measurements of translation initiation from all 64 codons in E. coli”. Nucleic Acids Research (bằng tiếng Anh). doi:10.1093/nar/gkx070.
14. Firnberg, Elad; Labonte, Jason; Gray, Jeffrey; Ostermeir, Marc A. (2014). “A comprehensive, high-resolution map of a gene's fitness landscape”. Molecular Biology & Evolution (bằng tiếng Anh). doi:10.1093/molbev/msu081. PMC 4839222.
15. Nakamoto T (tháng 3 năm 2009). “Evolution and the universality of the mechanism of initiation of protein synthesis”. Gene. 432 (1–2): 1–6. doi:10.1016/j.gene.2008.11.001. PMID 19056476.
16. Edgar B (2004). “The genome of bacteriophage T4: an archeological dig”. Genetics. 168 (2): 575–82. PMC 1448817. PMID 15514035. see pages 580-581