Фактор выпуска
| Фактор высвобождения пептидной цепи, бактериальный класс 1 | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | ПКРФ | ||
| Пфам | PF03462 | ||
| ИнтерПро | ИПР005139 | ||
| |||
| Фактор высвобождения пептидной цепи, бактериальный класс 1, домен ПТГ , GGQ | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | РФ-1 | ||
| Пфам | PF00472 | ||
| Пфам Клан | CL0337 | ||
| ИнтерПро | IPR000352 | ||
| PROSITE | PS00745 | ||
| |||
| Фактор высвобождения пептидной цепи eRF1/aRF1 | |
|---|---|
| Идентификаторы | |
| Символ | ? |
| ИнтерПро | ИПР004403 |
Фактор высвобождения — это белок , который обеспечивает терминацию трансляции путем распознавания кодона терминации или стоп- кодона в последовательности мРНК . Они названы так потому, что высвобождают из рибосомы новые пептиды.
Фон
[ редактировать ]Во время трансляции мРНК большинство кодонов распознаются «заряженными» молекулами тРНК , называемыми аминоацил-тРНК, поскольку они прикреплены к определенным аминокислотам, каждой тРНК соответствующим антикодонам . В стандартном генетическом коде имеется три стоп-кодона мРНК: UAG («янтарь»), UAA («охра») и UGA («опал» или «умбра»). Хотя эти стоп-кодоны, как и обычные кодоны, состоят из триплетов, они не декодируются тРНК. обнаружил В 1967 году Марио Капечки , что вместо этого тРНК обычно вообще не распознают стоп-кодоны и что то, что он назвал «фактором высвобождения», было не молекулой тРНК, а белком. [ 1 ] Позже было показано, что разные факторы высвобождения распознают разные стоп-кодоны. [ 2 ]
Классификация
[ редактировать ]Существует два класса факторов высвобождения. Факторы высвобождения класса 1 распознают стоп-кодоны; они связываются с участком А рибосомы способом, имитирующим сайт тРНК , высвобождая новый полипептид по мере того, как он разбирает рибосому. [ 3 ] [ 4 ] Факторы высвобождения класса 2 представляют собой GTPases , которые усиливают активность факторов высвобождения класса 1. Это помогает RF класса 1 диссоциировать от рибосомы. [ 5 ]
Факторы бактериального высвобождения включают RF1, RF2 и RF3 (или PrfA, PrfB, PrfC в номенклатуре генов «факторов высвобождения пептидов»). RF1 и RF2 являются RF класса 1: RF1 распознает UAA и UAG, а RF2 распознает UAA и UGA. RF3 — фактор освобождения класса 2. [ 6 ] Факторы высвобождения эукариот и архей называются аналогично, с изменением названия на «eRF» для «фактора высвобождения эукариот» и наоборот. a/eRF1 может распознавать все три стоп-кодона, тогда как eRF3 (вместо этого археи используют aEF-1α) работает так же, как RF3. [ 6 ] [ 7 ]
Считается, что бактериальные и архео-эукариотические факторы высвобождения развивались отдельно. Две группы факторов класса 1 не демонстрируют последовательности или структурной гомологии друг с другом. [ 8 ] [ 9 ] Гомология в классе 2 ограничивается тем фактом, что оба являются GTPases . Считается, что (b)RF3 произошел от EF-G , тогда как eRF3 произошел от eEF1α . [ 10 ]
В соответствии с их симбиотическим происхождением эукариотические митохондрии и пластиды используют факторы высвобождения бактериального типа I класса. [ 11 ] По состоянию на апрель 2019 г. [update], никаких определенных сообщений об органеллярном факторе высвобождения класса II найти не удалось.
Человеческие гены
[ редактировать ]- RF1 (митохондриальные): MTRF1 , MTRF1L , MRPL58 (ICT1), MTRFR (C12orf65)
- eRF1: ETF1
- eRF3: ГСПТ1 , ГСПТ2
Структура и функции
[ редактировать ]Была расшифрована кристаллическая структура бактериальной 70S рибосомы, связанной с каждым из трех факторов высвобождения, что выявило детали распознавания кодонов с помощью RF1/2 и EF-G-подобного вращения RF3. [ 12 ] Крио-ЭМ- структуры были получены для 80S-рибосомы эукариотических млекопитающих, связанных с eRF1 и/или eRF3, что дает представление о структурных перестройках, вызванных этими факторами. Подгонка ЭМ-изображений к ранее известным кристаллическим структурам отдельных деталей обеспечивает идентификацию и более детальное представление о процессе. [ 13 ] [ 14 ]
В обеих системах (e)RF3 класса II связывается с универсальным сайтом ГТФазы на рибосоме, тогда как RF класса I занимают сайт A. [ 12 ]
Бактериальный
[ редактировать ]Бактериальные факторы высвобождения класса 1 можно разделить на четыре домена. Каталитически важными доменами являются: [ 12 ]
- Мотив «трипептидный антикодон» в домене 2,
P[AV]Tв RF1 иSPFв РФ2. Только один остаток фактически участвует в распознавании стоп-кодона посредством водородной связи. - Мотив GGQ в домене 3 имеет решающее значение для активности пептидил-тРНК-гидролазы (ПТГ).
Поскольку RF1/2 находится в сайте A рибосомы, домены 2, 3 и 4 занимают пространство, в которое загружаются тРНК во время элонгации. Распознавание стоп-кодонов активирует RF, способствуя изменению конформации от компактной к открытой. [ 15 ] отправка мотива GGQ в пептидилтрансферазный центр (PTC) рядом с 3'-концом тРНК P-сайта. Путем гидролиза сложноэфирной связи пептидил-тРНК, которая in vitro демонстрирует зависимость от pH , [ 16 ] пептид отделяется и высвобождается. RF3 все еще необходим для высвобождения RF1/2 из этого комплекса терминации трансляции. [ 12 ]
После высвобождения пептида по-прежнему требуется рециркуляция рибосом, чтобы освободить тРНК и мРНК P-сайта, чтобы снова сделать рибосому пригодной для использования. Это делается путем расщепления рибосомы такими факторами, как IF1 – IF3 или RRF – EF-G . [ 17 ]
Эукариотические и архейные
[ редактировать ]eRF1 можно разделить на четыре домена: N-концевой (N), средний (M), С-концевой (C) плюс минидомен:
- Домен N отвечает за распознавание стоп-кодонов. Мотивы включают
TASNIKSиYxCxxxF. - Мотив GGQ в домене M имеет решающее значение для активности пептидил-тРНК-гидролазы (ПТГ).
В отличие от бактериальной версии, eRF1–eRF3–GTP связывается в субкомплекс через GRFTLRD мотив на RF3. Распознавание стоп-кодонов заставляет eRF3 гидролизовать GTP, и в результате перемещения GGQ помещается в PTC, обеспечивая гидролиз. +2 нт . Это движение также вызывает перемещение отпечатка пальца предтерминационного комплекса на [ 13 ] Архейный комплекс aRF1-EF1α-GTP аналогичен. [ 18 ] Механизм запуска аналогичен механизму аа-тРНК – EF-Tu –GTP. [ 14 ]
Гомологической системой является Dom34/ Pelota – Hbs1 , эукариотическая система, которая разрушает остановившиеся рибосомы. У него нет GGQ. [ 14 ] Переработка и распад опосредованы ABCE1 . [ 19 ] [ 20 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Капечки М.Р. (сентябрь 1967 г.). «Обрыв полипептидной цепи in vitro: выделение фактора высвобождения» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 58 (3): 1144–1151. Бибкод : 1967PNAS...58.1144C . дои : 10.1073/pnas.58.3.1144 . ПМК 335760 . ПМИД 5233840 .
- ^ Скольник Э., Томпкинс Р., Кэски Т., Ниренберг М. (октябрь 1968 г.). «Факторы высвобождения, различающиеся по специфичности к терминаторным кодонам» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 61 (2): 768–774. Бибкод : 1968PNAS...61..768S . дои : 10.1073/pnas.61.2.768 . ПМК 225226 . ПМИД 4879404 .
- ^ Браун CM, Тейт WP (декабрь 1994 г.). «Прямое распознавание стоп-сигналов мРНК фактором второго высвобождения полипептидной цепи Escherichia coli» . Журнал биологической химии . 269 (52): 33164–33170. дои : 10.1016/S0021-9258(20)30112-5 . ПМИД 7806547 .
- ^ Скарлетт DJ, Маккоган К.К., Уилсон Д.Н., Тейт В.П. (апрель 2003 г.). «Сопоставление функционально важных мотивов SPF и GGQ декодирующего фактора высвобождения RF2 с рибосомой Escherichia coli с помощью следа гидроксильных радикалов. Значение для макромолекулярной мимикрии и структурных изменений в RF2» . Журнал биологической химии . 278 (17): 15095–15104. дои : 10.1074/jbc.M211024200 . ПМИД 12458201 .
- ^ Якобсен К.Г., Сегаард ТМ, Жан-Жан О, Фролова Л, Юстесен Дж (2001). «[Идентификация нового фактора высвобождения терминации eRF3b, экспрессирующего активность eRF3 in vitro и in vivo]». Молекулярная биология . 35 (4): 672–681. ПМИД 11524954 .
- ^ Перейти обратно: а б Уивер РФ (2005). Молекулярная биология . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. стр. 616–621 . ISBN 978-0-07-284611-9 .
- ^ Сайто К., Кобаяши К., Вада М., Кикуно И., Такусагава А., Мотидзуки М. и др. (ноябрь 2010 г.). «Всемогущая роль архейного фактора элонгации 1 альфа (EF1α в трансляционной элонгации и терминации, а также контроле качества синтеза белка» . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 107 (45): 19242–19247. Bibcode : 2010PNAS..10719242S . 10.1073 . ПМЦ 2984191 . пнас.1009599107 /
- ^ Бэкингем Р.Х., Гренцманн Г., Киселев Л. (май 1997 г.). «Факторы высвобождения полипептидной цепи» . Молекулярная микробиология . 24 (3): 449–456. дои : 10.1046/j.1365-2958.1997.3711734.x . ПМИД 9179839 .
Стандартные методы сравнения последовательностей не показывают значимого сходства между прокариотическими факторами RF1/2 и RF1.
- ^ Киселев Л. (январь 2002 г.). «Факторы высвобождения полипептидов у прокариот и эукариот» . Структура . 10 (1): 8–9. дои : 10.1016/S0969-2126(01)00703-1 . ПМИД 11796105 .
- ^ Инагаки Ю., Форд Дулиттл В. (июнь 2000 г.). «Эволюция эукариотической системы терминации трансляции: происхождение факторов высвобождения» . Молекулярная биология и эволюция . 17 (6): 882–889. doi : 10.1093/oxfordjournals.molbev.a026368 . ПМИД 10833194 .
- ^ Дуарте И., Набуурс С.Б., Магно Р., Хуйнен М. (ноябрь 2012 г.). «Эволюция и диверсификация семейства органелларных факторов высвобождения» . Молекулярная биология и эволюция . 29 (11): 3497–3512. дои : 10.1093/molbev/mss157 . ПМК 3472500 . ПМИД 22688947 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Чжоу Дж., Коростелев А., Ланкастер Л., Ноллер Х.Ф. (декабрь 2012 г.). «Кристаллические структуры рибосом 70S, связанных с факторами высвобождения RF1, RF2 и RF3» . Современное мнение в области структурной биологии . 22 (6): 733–742. дои : 10.1016/j.sbi.2012.08.004 . ПМЦ 3982307 . ПМИД 22999888 .
- ^ Перейти обратно: а б Тейлор Д., Унбехаун А., Ли В., Дас С., Лей Дж., Ляо Х.И. и др. (ноябрь 2012 г.). «Крио-ЭМ структура комплекса терминации, связанного с фактором высвобождения эукариот млекопитающих eRF1-eRF3» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 109 (45): 18413–18418. Бибкод : 2012PNAS..10918413T . дои : 10.1073/pnas.1216730109 . ПМЦ 3494903 . ПМИД 23091004 .
- ^ Перейти обратно: а б с де Жорж А., Хашем И., Унбехаун А., Грассуччи Р.А., Тейлор Д., Хеллен К.У. и др. (март 2014 г.). «Структура рибосомального комплекса претерминации млекопитающих, связанного с eRF1.eRF3.GDPNP» . Исследования нуклеиновых кислот . 42 (5): 3409–3418. дои : 10.1093/нар/gkt1279 . ПМЦ 3950680 . ПМИД 24335085 .
- ^ Фу З, Индрисиунайте Г, Каледонкар С, Шах Б, Сунь М, Чен Б и др. (июнь 2019 г.). «Структурная основа активации фактора высвобождения во время терминации трансляции, выявленная с помощью криогенной электронной микроскопии с временным разрешением» . Природные коммуникации . 10 (1): 2579. Бибкод : 2019NatCo..10.2579F . дои : 10.1038/s41467-019-10608-z . ПМК 6561943 . ПМИД 31189921 .
- ^ Индрисюнайте Г., Павлов М.Ю., Эрге-Амар В., Эренберг М. (май 2015 г.). «О зависимости от pH RF-зависимой терминации трансляции мРНК класса 1» . Журнал молекулярной биологии . Перевод: Регулирование и динамика. 427 (9): 1848–1860. дои : 10.1016/j.jmb.2015.01.007 . ПМИД 25619162 .
- ^ Павлов М.Ю., Антун А., Ловмар М., Эренберг М. (июнь 2008 г.). «Дополнительная роль фактора инициации 1 и фактора рециркуляции рибосомы в расщеплении рибосомы 70S» . Журнал ЭМБО . 27 (12): 1706–1717. дои : 10.1038/emboj.2008.99 . ПМЦ 2435134 . ПМИД 18497739 .
- ^ Кобаяши К., Сайто К., Ишитани Р., Ито К., Нуреки О. (октябрь 2012 г.). «Структурная основа терминации трансляции архейным комплексом RF1 и GTP-связанным EF1α» . Исследования нуклеиновых кислот . 40 (18): 9319–9328. дои : 10.1093/нар/gks660 . ПМК 3467058 . ПМИД 22772989 .
- ^ Беккер Т., Франкенберг С., Уиклс С., Шумейкер С.Дж., Энгер А.М., Армаш Дж.П. и др. (февраль 2012 г.). «Структурная основа рециркуляции высококонсервативных рибосом у эукариот и архей» . Природа . 482 (7386): 501–506. Бибкод : 2012Natur.482..501B . дои : 10.1038/nature10829 . ПМЦ 6878762 . ПМИД 22358840 .
- ^ Хеллен CU (октябрь 2018 г.). «Терминация трансляции и рециркуляция рибосом у эукариот» . Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии . 10 (10): а032656. doi : 10.1101/cshperspect.a032656 . ПМК 6169810 . ПМИД 29735640 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Прекращение + выпуск + фактор в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)