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HIV-1 全长 mRNA 的 5'UTR 和 Tat 病毒蛋白调节产生 HIV-1 酶的 -1 核糖体移码。

The 5' UTR of HIV-1 full-length mRNA and the Tat viral protein modulate the programmed -1 ribosomal frameshift that generates HIV-1 enzymes.

机构信息

Département de biochimie, Université de Montréal, Montréal, Québec H3T1J4, Canada.

出版信息

RNA. 2012 Mar;18(3):519-29. doi: 10.1261/rna.030346.111. Epub 2012 Jan 27.

Abstract

Translation of the full-length messenger RNA (mRNA) of the human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) generates the precursor of the viral enzymes via a programmed -1 ribosomal frameshift. Here, using dual-luciferase reporters, we investigated whether the highly structured 5' untranslated region (UTR) of this mRNA, which interferes with translation initiation, can modulate HIV-1 frameshift efficiency. We showed that, when the 5' UTR of HIV-1 mRNA occupies the 5' end of the reporter mRNA, HIV-1 frameshift efficiency is increased about fourfold in Jurkat T-cells, compared with a control dual-luciferase reporter with a short unstructured 5' UTR. This increase was related to an interference with cap-dependent translation initiation by the TAR-Poly(A) region at the 5' end of the messenger. HIV-1 mRNA 5' UTR also contains an internal ribosome entry site (IRES), but we showed that, when the cap-dependent initiation mode is available, the IRES is not used or is weakly used. However, when the ribosomes have to use the IRES to translate the dual-luciferase reporter, the frameshift efficiency is comparable to that of the control dual-luciferase reporter. The decrease in cap-dependent initiation and the accompanying increase in frameshift efficiency caused by the 5' UTR of HIV-1 mRNA is antagonized, in a dose-dependent way, by the Tat viral protein. Tat also stimulates the IRES-dependent initiation and decreases the corresponding frameshift efficiency. A model is presented that accounts for the variations in frameshift efficiency depending on the 5' UTR and the presence of Tat, and it is proposed that a range of frameshift efficiencies is compatible with the virus replication.

摘要

全长人类免疫缺陷病毒 1 型(HIV-1)信使 RNA(mRNA)的翻译通过程序性-1 核糖体移码产生病毒酶的前体。在这里,我们使用双荧光素酶报告基因来研究这种 mRNA 的高度结构化 5'非翻译区(UTR)是否可以调节 HIV-1 移码效率,该区域干扰翻译起始。我们表明,当 HIV-1 mRNA 的 5'UTR 占据报告基因 mRNA 的 5'端时,与具有短非结构化 5'UTR 的对照双荧光素酶报告基因相比,Jurkat T 细胞中的 HIV-1 移码效率增加了约四倍。这种增加与 TAR-Poly(A)区域在信使 RNA 5'端对帽依赖性翻译起始的干扰有关。HIV-1 mRNA 5'UTR 还包含内部核糖体进入位点(IRES),但我们表明,当帽依赖性起始模式可用时,IRES 未被使用或被弱使用。然而,当核糖体必须使用 IRES 来翻译双荧光素酶报告基因时,移码效率与对照双荧光素酶报告基因相当。HIV-1 mRNA 的 5'UTR 引起的帽依赖性起始的减少和伴随的移码效率的增加被 Tat 病毒蛋白以剂量依赖的方式拮抗。Tat 还刺激 IRES 依赖性起始并降低相应的移码效率。提出了一个模型,该模型解释了 5'UTR 和 Tat 的存在对移码效率的变化,并提出了一系列移码效率与病毒复制兼容。

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