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Die Eigenschaften der Translationsinitiationsregion in E.coli: Effizienz verschiedener Signale aus dem Genom des Bakteriophagen T7

Kleber, Marcus

English Title: The properties of the translation initiation region in E.coli: Efficiency of different signals from the genome of bacteriophage T7

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Abstract

Im Rahmen dieser Dissertation wurden verschiedene Signalelemente, welche die Effizienz prokaryotischer Translationsinitiationsregionen (TIR) bestimmen, untersucht. Die TIR stark exprimierter Gene aus dem Genom des Bakteriophagen T7 weisen alle kurze Shine-Dalgarno (SD) Sequenzen (SD) sowie Unstrukturierte Regionen (USR) mit vorangehendem 5’-hairpin auf. Kurze TIR-Fragmente, die die SD-Sequenz beinhalten, vermittelten nur eine geringe Translationsaktivtät . Durch Verlängerung der Downstreambereiche dieser Fragmente kann die Expression um ein Vielfaches gesteigert werden. Eine Verlängerung der kurzen SD-Sequenzen dreier stark exprimierter T7-Gene konnte den Einfluss von fehlenden Downstreambereichen nur teilweise kompensieren. Eine lange SD-Sequenz war in einigen Fällen sogar nachteilig für die Translationsrate, eine lange SD-Sequenz stellt somit nicht automatisch ein optimales Translationsinitiationssignal dar. Ein 5’-hairpin, der den USR vorausgeht, ist wichtig für eine effiziente Translationsinitiation. Seine Funktion ist vermutlich entweder, die dahinter liegende USR vor der Bildung inhibitorischer Sekundärstrukturen durch Einfaltungen upstream gelegener Sequenzbereiche zu schützen, oder aber Kontakte zu den Ribosomen herzustellen und diesen das Erkennen der Startstelle zu erleichtern. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass der 5’ hairpin der TIR des T7-Gens 11 keinen Abschirmeffekt für die dahinter liegende Ribosomenbindestelle hat. Um festzustellen, ob es zu Interaktionen zwischen hairpin und Ribosomen kommt, die die Translationsinitiation stimulieren, müssten weitere Experimente durchgeführt werden.

Translation of abstract (English)

In this work several signal elements which are important for the efficiency of prokaryotic translation initiation regions (TIR) were examined. TIR from highly expressed genes of bacteriophage T7 all contain short Shine-Dalgarno (SD) sequences in front of the initiation codon as well as unstructured regions (USR) and a preceding 5’-hairpin. TIR-fragments with short regions upstream and downstream of the initiation codon and SD signal mediated only a low level of translational activity. However, extending the downstream regions of these fragments strongly increased the efficiency of translation. Extending the length of short SD regions of three highly expressed T7 genes could not fully compensate for the lack of stimulating downstream sequences. In some cases the extension of the SD sequence even had an inhibitory influence on translational activities and therefore a long SD sequence in front of a start codon may not always provide an optimal translation initiation signal. A 5’ hairpin which often precedes the USR of TIR may have an important function during translation initiation by either shielding against the formation of inhibitory secondary structures or interacting directly with ribosomes to guide them to the initiation site. In this work it was demonstrated that a 5’ hairpin in the upstream region of the T7 gene 11 translation intiation site has no influence on the structural accessibility of its ribosome binding site. Further experiments are required to determine if there are any direct interactions between hairpin and ribosomes which may stimulate the translational activity.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Fuchs, Prof. Dr. Eckart
Date of thesis defense: 12 March 2003
Date Deposited: 30 Apr 2003 14:23
Date: 2003
Faculties / Institutes: Service facilities > Centre for Organismal Studies Heidelberg (COS)
Subjects: 570 Life sciences
Controlled Keywords: Translation <Genetik>, Translationskontrolle, Shine-Dalgarno-Sequenz, Sekundärstruktur, Genexpression, Haarnadelschleife
Uncontrolled Keywords: Translationsinitiation , downstream box , Ribosomenbindestelle , Translationsinitiationsregiontranslation initiation , downstream box , ribosmal bindingsite , translation initiation region
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