Полисома
Полирибосома молекулой (или полисома или эргосома ) — это группа рибосом, связанных с мРНК наподобие «бусинок» на «нитке». [1] Он состоит из комплекса молекулы мРНК и двух или более , которые транслируют рибосом инструкции мРНК в полипептиды . Первоначально названные «эргосомами» в 1963 году, они были далее охарактеризованы Джонатаном Уорнером, Полом М. Кнопфом, [2] и Алекс Рич .
Полисомы образуются во время фазы элонгации , когда рибосомы и факторы элонгации синтезируют кодируемый полипептид. Множественные рибосомы перемещаются по кодирующей области мРНК, образуя полисому. Способность нескольких рибосом функционировать на молекуле мРНК объясняет ограниченное количество мРНК в клетке. [3] Структура полирибосом различается у прокариотических полисом, эукариотических полисом и мембраносвязанных полисом. [1] Активность полисом можно использовать для измерения уровня экспрессии генов с помощью метода, называемого полисомальным профилированием. [4]
Структура
[ редактировать ]Технологии электронной микроскопии, такие как окрашивание, [5] металлическое затенение, [6] и ультратонкие срезы клеток были оригинальными методами определения структуры полисом. Развитие методов криоэлектронной микроскопии позволило повысить разрешение изображения, что привело к более точному методу определения структуры. Различные структурные конфигурации полирибосом могут отражать разнообразие трансляции мРНК. Исследование соотношения форм полирибосом показало, что после нескольких раундов трансляции обнаружено большое количество кольцевых и зигзагообразных полисом. Более длительный период трансляции привел к образованию плотно упакованных трехмерных спиральных полисом. [1] Разные клетки производят разные структуры полисом.
Прокариотический
[ редактировать ]Было обнаружено, что бактериальные полисомы образуют двухрядные структуры. В этой конформации рибосомы контактируют друг с другом посредством более мелких субъединиц. Эти двухрядные структуры обычно имеют «синусоидальную» (зигзагообразную) или трехмерную спиральную траекторию. В «синусоидальном» пути существует два типа контакта между малыми субъединицами — «сверху к верху» или «сверху к низу». При трехмерной винтовой траектории наблюдается только контакт «сверху к верху». [1]
Полисомы присутствуют у архей, но о их структуре известно немного. [7]
Эукариотический
[ редактировать ]В клетках
[ редактировать ]Исследования in situ (в клетках) показали, что эукариотические полисомы имеют линейную конфигурацию. Обнаружены плотно упакованные трехмерные спирали и плоские двухрядные полисомы с переменной упаковкой, включая контакты «сверху к верху», аналогичные прокариотическим полисомам. Эукариотические 3-D полирибосомы похожи на прокариотические 3-D полирибосомы в том, что они представляют собой «плотно упакованные левые спирали с четырьмя рибосомами на оборот». Эта плотная упаковка может определять их функцию регуляторов трансляции: трехмерные полирибосомы обнаруживаются в клетках саркомы с помощью флуоресцентной микроскопии. [1]
Бесплатная сотовая связь
[ редактировать ]Атомно-силовая микроскопия, использованная в исследованиях in vitro, показала, что кольцевые эукариотические полисомы могут образовываться свободной полиаденилированной мРНК в присутствии фактора инициации eIF4E, связанного с 5'-кэпом, и PABP, связанного с 3'-поли(А)-хвостом. Однако это взаимодействие между кэпом и поли(А)-хвостом, опосредованное белковым комплексом, не является уникальным способом циркуляризации полисомальной мРНК. Обнаружено, что топологически круглые полирибосомы могут успешно формироваться в трансляционной системе с мРНК без кэпа и поли(А)-хвоста, а также с кэпированной мРНК без 3'-поли(А)-хвоста. [1]
Мембраносвязанный
[ редактировать ]Полирибосомы, связанные с мембранами, ограничены двумерным пространством, определяемым поверхностью мембраны. Ограничение межрибосомных контактов приводит к образованию конфигурации округлой формы, которая располагает рибосомы вдоль мРНК так, что места входа и выхода образуют плавный путь. Каждая рибосома повернута относительно предыдущей, напоминая плоскую спираль. [1]
Профилирование
[ редактировать ]Полисомальное профилирование — это метод, в котором используется циклогексимид для остановки трансляции и градиент сахарозы для отделения полученного клеточного экстракта центрифугированием. [3] Связанные с рибосомами мРНК мигрируют быстрее, чем свободные мРНК, а мРНК, связанные с полисомами, мигрируют быстрее, чем мРНК, связанные с рибосомами. Несколько пиков, соответствующих мРНК, выявляются при измерении общего белка поперек градиента. Соответствующая мРНК связана с увеличением количества рибосом в виде полисом. Присутствие мРНК поперек градиента свидетельствует о трансляции мРНК. Полисомальное профилирование оптимально применяется к культивируемым клеткам и тканям для отслеживания статуса трансляции идентифицированной мРНК, а также для измерения плотности рибосом. [4] Этот метод использовался для сравнения статуса трансляции мРНК в разных типах клеток.
Например, полисомное профилирование использовалось в исследовании по изучению влияния вируса везикулярного стоматита (ВВС) на клетки млекопитающих. [8] Данные полисомального профилирования показали, что мРНК хозяина вытесняются вирусными мРНК за полисомы, что снижает трансляцию мРНК хозяина и увеличивает трансляцию вирусной мРНК. [8]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Афонина З.А., Широков В.А. (январь 2018). «Трехмерная организация полирибосом - современный подход». Биохимия. Биохимия . 83 (Приложение 1): S48–S55. дои : 10.1134/S0006297918140055 . ПМИД 29544430 . S2CID 3745602 .
- ^ Камбра К. (весна 2017 г.). «Пол М. Кнопф, доктор философии» . Коричневая медицина . Университет Брауна . Проверено 24 июля 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б Кинг Х.А., Гербер А.П. (январь 2016 г.). «Профилирование транслатома: методы геномного анализа трансляции мРНК» . Брифинги по функциональной геномике . 15 (1): 22–31. дои : 10.1093/bfgp/elu045 . ПМИД 25380596 .
- ^ Перейти обратно: а б Ли С, Ле Б, Ма Х, Ли С, Ю С, Ю Ю и др. (декабрь 2016 г.). Ци Дж (ред.). «Биогенез поэтапных миРНК на мембраносвязанных полисомах арабидопсиса» . электронная жизнь . 5 : е22750. дои : 10.7554/eLife.22750 . ПМК 5207768 . ПМИД 27938667 .
- ^ «Окрашивание (Микроскопия)» .
- ^ «Тени металла» .
- ^ Френч С.Л., Сантанджело Т.Дж., Бейер А.Л., Рив Дж.Н. (апрель 2007 г.). «Транкрипция и трансляция у архей связаны» . Молекулярная биология и эволюция . 24 (4): 893–5. дои : 10.1093/molbev/msm007 . ПМИД 17237472 .
- ^ Перейти обратно: а б Нейдермайер В.Дж., Уилан С.П. (июнь 2019 г.). «Глобальный анализ мРНК, связанной с полисомами, в клетках, инфицированных вирусом везикулярного стоматита» . ПЛОС Патогены . 15 (6): e1007875. дои : 10.1371/journal.ppat.1007875 . ПМК 6608984 . ПМИД 31226162 .