O ambiente modula a heterogeneidade de proteínas através da leitura de códons de parada em transcrição e tradução

Resumo Eventos de leitura de códons de parada resultam em proteínas mais longas, as quais podem alterar a função da proteína, gerando assim variabilidade fenotípica de curta duração a partir de um único gene. Para avaliar sistematicamente a frequência e a origem dos eventos de leitura de códons de parada, projetamos uma biblioteca de repórteres. Introduzimos códons de parada prematuros no mScarlet, o que possibilitou a quantificação em alta capacidade de erros de terminação da síntese de proteínas em E. coli usando microscopia fluorescente. Descobrimos que em condições de estresse, a leitura de códons de parada pode ocorrer em taxas tão altas quanto 80%, dependendo do contexto de nucleotídeos, sugerindo que a evolução frequentemente seleciona eventos de leitura de códons de parada. A análise de repórteres selecionados por espectrometria de massa e RNA-seq mostrou que não apenas erros de tradução, mas também erros de transcrição contribuem para a leitura de códons de parada. A RNA polimerase tinha maior probabilidade de incorporar erroneamente um nucleotídeo em códons de parada prematuros. A detecção em todo o proteoma de leitura de códons de parada por espectrometria de massa revelou que a temperatura regulava a expressão de sequências crípticas geradas pela leitura de códons de parada em E. coli. No geral, nossas descobertas sugerem que o ambiente afeta a precisão da produção de proteínas, o que aumenta a heterogeneidade das proteínas quando os organismos precisam se adaptar a novas condições.