リボソームシャント

リボソームシャントは、リボソームが5' 非翻訳領域の一部を迂回、つまり「シャント」して開始コドンに到達する翻訳開始のメカニズムです。ただし、リボソームシャントの利点は、逆方向に翻訳できるため、 mRNA分子に通常よりも多くの情報を保存できることです。一部のウイルス RNA は、ウイルスのライフサイクルの特定の段階または翻訳開始因子が不足しているとき (ウイルスプロテアーゼによる切断など) に、より効率的な翻訳形式としてリボソームシャントを使用することが示されています。このメカニズムを使用することが知られているウイルスには、アデノウイルス、センダイウイルス、ヒトパピローマウイルス、アヒル B 型肝炎パラレトロウイルス、イネツングロバチルスウイルス、カリフラワーモザイクウイルスなどがあります。これらのウイルスでは、リボソームは RNA の二次構造をほどく必要なく、上流の開始複合体から開始コドン (AUG) に直接転座します。^[1]

カリフラワーモザイクウイルス（CaMV）35S RNAの翻訳は、リボソームシャントによって開始されます。^[2] CaMVの35S RNAには、株に応じて7〜9個の短いオープンリーディングフレーム（sORF）を含む約600ヌクレオチドのリーダー配列が含まれています。この長いリーダー配列は、後続のORFの発現を阻害する要素である広範囲にわたる複雑なステムループ構造を形成する可能性があります。ただし、CaMV 35S RNAリーダーの下流のORFの翻訳は一般的に観察されています。^[3]リボソームシャントモデルは、開始因子の協力により、リボソームがキャップされた5'末端からスキャンを開始し、最初のsORFに当たるまで短い距離をスキャンすることを示しています。^[4]リーダーによって形成されたヘアピン構造は、最初の長いORFを5'近位sORFの近接空間に持ってきます。^[5] sORF Aを読み終えた後、80Sスキャンリボソームはシャントテイクオフサイトであるストップコドンで分解されます。40SリボソームサブユニットはRNAと結合し続け、強力なステムループ構造要素を迂回してシャントアクセプターサイトに到達し、スキャンを再開して最初の長いORFで再開します。5'近位sORF Aとステムループ構造自体は、CaMVシャントにとって不可欠な2つの要素です[5]。2〜15コドンのsORF、およびsORFストップコドンとステム構造のベース間の5〜10ヌクレオチドはリボソームシャントに最適ですが、最小限の（開始停止）ORFはシャントを促進しません。^[6]

リボソームシャントプロセスは、1993年にCaMVで初めて発見され、その後1996年にイネツングロバチルスウイルス（RTBV）で報告されました。^[7] RTBVのリボソームシャントメカニズムはCaMVのものと似ており、最初の短いORFとそれに続く強力な二次構造も必要です。CaMVとRTBVの間で保存されたシャント要素の交換により、効率的なシャントにはランディング配列のヌクレオチド構成が重要であることが明らかになり、リボソームシャントメカニズムが植物パラレトロウイルスで進化的に保存されていることが示されました。^[8]

センダイウイルスYタンパク質はリボソームシャントによって翻訳が開始される。センダイウイルスP/C mRNAの8つの主要な翻訳産物のうち、リーキースキャンニングはタンパク質C'、P、Cタンパク質の翻訳に関与し、タンパク質Y1とY2の発現はリボソームシャント不連続スキャンニングによって開始される。スキャンニング複合体は5'キャップに入り、5' UTRの約50ヌクレオチドをスキャンし、その後、Y開始コドンまたはその近くのアクセプター部位に転送される。センダイウイルスの場合、特定のドナー部位配列は必要ない。^{[9] [10]}

リボソームシャントは、後期アデノウイルス mRNA の発現中に観察される。後期アデノウイルス mRNA には、5' の 3 部構成のリーダー、25 ～ 44 ヌクレオチドの構造化されていない 5' 構造を持つ高度に保存された 200 ヌクレオチドの NTR、それに続く安定したヘアピン構造の複雑なグループが含まれており、eIF-4F (キャップ結合タンパク質複合体) の必要性を減らすことで優先的な翻訳を付与する。eIF-4F は、アデノウイルスによって不活性化され、細胞タンパク質の翻訳を妨害する。eIF4E が豊富な場合、サブユニットは mRNA の 5' キャップに結合し、eIF4 複合体を形成してシャントを引き起こす。しかし、eIF4E が熱ショックの後期アデノウイルス感染中に変化または不活性化されると、3 部構成のリーダーがシャントによる開始を排他的かつ効率的に指示する。^[11]

アデノウイルスは、三者リーダーとして知られるキャップ開始複合体を破壊することによって、チロシンキナーゼなしで細胞に感染することを必要としました。これは、チロシンリン酸化におけるリボソームシャントを介してプロセスを破壊します。リボソームの結合には2つの重要な部位があります。ウイルスmRNAの翻訳と、リボソームシャントプロセスによってキャップされている間の翻訳の抑制です。^[12] アデノウイルス後期mRNAとhsp70 mRNAの場合、最初の短いORFの終止コドンを認識する代わりに、18SリボソームRNAの3'ヘアピンに相補的な3つの保存された配列でリボソームをスキャンすることによって翻訳の一時停止が引き起こされます。^[13]リボソームシャントのメカニズムには、開始コドンの上流に結合する大きなサブユニットが含まれます。次に、ポリメラーゼは、タンパク質結合とパワーストロークを使用してリープフロッグし、コーディングmRNAの開始コドンをバイパスすることができます。次に、トリパートが親鎖に挿入され、さらなる複製のための新しい結合部位が作成されます。