細菌中的轉(zhuǎn)譯速度根據(jù)mRNA模板的序列而變化,。一種被廣泛認可的假設預測,，同義編碼mRNA能夠以不同的速度轉(zhuǎn)譯是因為短暫的核糖體停止發(fā)生在被罕見tRNA解碼的密碼子上。然而,，有意見認為tRNA的豐度并非是在活體內(nèi)限制轉(zhuǎn)譯速度的唯一因素。Weissman和同事如今發(fā)現(xiàn)，mRNA編碼區(qū)域內(nèi)的序列——類似于Shine–Dalgarno（SD）序列——是細菌中轉(zhuǎn)譯暫停的主要原因,。
作者利用核糖體分析——一種最近開發(fā)的基于核糖體保護mRNA片段深度測序的技術(shù)——繪制了核糖體沿著大腸桿菌和枯草芽孢桿菌mRNA的全基因組分布圖。這種方法使得他們能夠推斷核糖體在不同模板中的傳送時間,。他們觀察到核糖體的密度沿著蛋白質(zhì)編碼區(qū)域變化了超過10倍,，出乎意料的是，當細胞在營養(yǎng)豐富的條件下被培養(yǎng)時,，在核糖體A位點（在這里被出現(xiàn)的tRNA所解碼）中的密碼子密度對平均核糖體占用只有輕微影響,。
為了更好理解有助于慢速轉(zhuǎn)譯的mRNA序列特征，作者分析了編碼區(qū)域中的特殊三核苷酸序列與核糖體占用之間的關聯(lián),。典型的SD序列是一個富含嘌呤的結(jié)構(gòu),，能夠在轉(zhuǎn)譯開始時與16S rRNA的互補的反SD序列雜交。在大腸桿菌和枯草芽孢桿菌中,，一種強烈的關聯(lián)被發(fā)現(xiàn)與類似于SD結(jié)構(gòu)（SD類似的序列）的編碼序列有關,，并且當這樣的序列被置于核糖體A位點上游時，其位置與一個來自起始密碼子的典型SD序列的最佳距離相一致,，這種情況又有所提高,。
額外的核糖體占用可能緣于真正的延伸核糖體暫?；蛐滦纬珊颂求w試圖的內(nèi)部啟動。為了區(qū)分這兩種可能性,，一個正交核糖體（O-核糖體）系統(tǒng)被用在野生型核糖體和O-核糖體被聯(lián)合表達的情況下,。O-核糖體被設計同一個改變了的反-SD以及包含一個類似正交SD（O-SD）序列的專有轉(zhuǎn)譯mRNA在一起。由于野生型核糖體不會與O-SD序列雜交,，從而使作者能夠在lacZ mRNA中特別識別出在類似于O-SD結(jié)構(gòu)的內(nèi)部序列中的O-核糖體暫停,。與野生型核糖體不同，密度峰值被發(fā)現(xiàn)當O-核糖體被使用時出現(xiàn)在O-SD結(jié)構(gòu)中,，從而提供了證據(jù),，表明在轉(zhuǎn)譯過程中，延伸核糖體在內(nèi)部SD樣序列中暫停,。
轉(zhuǎn)譯速度是控制細菌生長速度的一個主要因素,。因此，作者分析了大腸桿菌中內(nèi)部SD樣序列的全球性分布,，進而發(fā)現(xiàn)它們很少出現(xiàn)在蛋白編碼基因中,，從而導致了一個建議，即選擇相反的SD樣序列會驅(qū)使密碼子在細菌中的選擇,。就像預期的那樣,，富含嘌呤的密碼子通常是偏低的，并且類似于SD序列的密碼子對在大腸桿菌和枯草芽孢桿菌的基因組中非常罕見,。盡管這些序列似乎被反向選擇了,，密碼子選擇被編碼蛋白質(zhì)的特定氨基酸需求所抑制，同時SD樣序列被估計是導致約70%強烈核糖體暫停的原因,。
這些發(fā)現(xiàn)使重新評估我們對于轉(zhuǎn)譯速度控制的理解成為必需,。此外，在這兩個不同物種中觀察到的與這些蛋白質(zhì)編碼基因相反的偏向選擇表明,，在細菌中,，避免反-SD-調(diào)節(jié)暫停可能比驅(qū)動密碼子選擇中的tRNA豐度更為重要,。這些發(fā)現(xiàn)為探究其他細胞進程如何受到轉(zhuǎn)譯速度的影響奠定了基礎,，例如轉(zhuǎn)錄和聯(lián)合轉(zhuǎn)譯蛋白質(zhì)的折疊。（生物谷Bioon.com）
doi:10.1038/nrmicro2796
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Bacterial physiology: Setting the speed of translation
Christina Tobin Kåhrström
The rate of translation in bacteria varies according to the sequence of the mRNA template. One widely held hypothesis predicts that synonymously coded mRNAs are translated at different rates because transient ribosome stalling occurs at codons that are decoded by rare tRNAs.
