Programmed Alternative Reading of the Genetic Code

2. The Translational Machinery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Translation Initiation in Prokaryotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Translation Initiation in Eukaryotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 14 Translation Elongation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Translation Termination in Prokaryotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Translation Termination in Eukaryotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Error Correction in Translation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 A Structural Basis of Error Correction in Translation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Ribosome Editing: A Failsafe Error Correction Mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3. Errors During Elongation Can Cause Translational 29 Frameshifting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Spontaneous Frameshifting Versus Programmed Frameshifting . . . . . . . . . . 30 Spontaneous Frameshifts Can Be Induced at Specific Codons . . . . . . . . . . . . 31 4. Programmed +1 Frameshifting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 The pifE Gene of E. coli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Using the pifE System to Study General Frameshifting in E. coli . . . . . . . . 46 Ty Retrotransposons in Yeast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Frameshifting in Retrotransposon Ty1 Occurs by tRNA Slippage . . . . . . . 48 Frameshifting in Retrotransposon Ty3 Occurs by Out-of-Frame Binding of tRNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 The Rat Ornithine Decarboxylase Antizyme Gene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 5. Programmed -1 Frameshifting in Eukaryotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Programmed -1 Frameshifting in Eukaryotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 -1 Frameshifting Occurs on a "Slippery Heptamer" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 The Simultaneous-Slippage Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 of -1 Frameshifting by a Downstream Pseudoknot . . . . . . . . . . 77 Stimulation Does the Pseudoknot Only Block Passage of the Ribosome? . . . . . . . . . . . . . . . 79 Not All Pseudoknots Which Cause Ribosomes to Pause Can Stimulate -1 Frameshifting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Is There a Pseudoknot Recognizing Factor? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 Some Simultaneous-Slippage Sites Do Not Include a Stimulatory Pseudo knot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Frameshifting Regulates a Morphogenetic Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 6. Programmed -1 Frameshift Sites in Prokaryotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 The dnaXGene: -1 Frameshifting Stimulated by Both Upstream and Downstream Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 Programmed -1 Frameshifts in Insertion Sequences Are Mechanistically Diverse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .