P-сайт
P -сайт (пептидила) является вторым связывания тРНК сайтом в рибосоме . Два других сайта — это А-сайт (аминоацил), который является первым сайтом связывания в рибосоме, и Е-сайт (выход), третий. белка Во время трансляции P-сайт удерживает тРНК, которая связана с растущей полипептидной цепью. Когда достигается стоп-кодон , связь пептидил-тРНК тРНК, расположенной в P-сайте, расщепляется, высвобождая вновь синтезированный белок. [ 1 ] На этапе транслокации фазы элонгации мРНК продвигается на один кодон в сочетании с перемещением тРНК из рибосомальных сайтов A в P и P в E, катализируемое фактором элонгации EF-G. [ 2 ]
Обзор
[ редактировать ]Рибосомальный P-сайт играет жизненно важную роль на всех этапах трансляции. Инициация включает узнавание стартового кодона (AUG) инициаторной тРНК в P-сайте, элонгация включает прохождение многих тРНК-элонгаторов через P-сайт, терминация включает гидролиз зрелого полипептида из тРНК, связанной с P-сайтом, и рециклинг рибосомы. включает высвобождение деацилированной тРНК. Связывание тРНК с P-сайтом в присутствии мРНК устанавливает взаимодействие кодон-антикодон, и это взаимодействие важно для контактов малых субъединиц рибосомы (30S) с тРНК. [ 3 ]
Классическая модель двух государств [ 4 ] предполагает, что рибосома содержит два сайта связывания тРНК: P-сайт и A-сайт . А-сайт связывается с входящей аминоацил-тРНК , которая имеет антикодон для соответствующего кодона в мРНК, представленной в А-сайте. После образования пептида между С-концевой карбонильной группой растущей полипептидной цепи (присоединенной к тРНК, связанной с P-участком) и аминогруппой аминоацил-тРНК (связанной с A-сайтом), полипептидная цепь затем присоединяется к тРНК. на сайте А. Деацилированная тРНК остается в P-сайте и высвобождается, как только пептидил-тРНК переносится в P-сайт. Как осуществляется транслокация пептидил-тРНК из А-сайта в Р-сайт для завершения цикла? Было предложено сделать это в два этапа путем перемещения двух субъединиц рибосомы относительно друг друга с образованием промежуточной гибридной структуры: А-сайта одной субъединицы с Р-сайтом другой субъединицы. [ 5 ] Это аналогично перемещению большого объекта: сначала вы перемещаете один конец, затем другой.
Эксперименты по химической модификации предоставили доказательства существования этой гибридной модели, в которой тРНК могут выбирать гибридное состояние связывания во время фазы элонгации (этап предварительной транслокации). В этих гибридных состояниях связывания акцепторный и антикодоновый концы тРНК находятся в разных сайтах (А, Р и Е). С помощью методов химического зондирования был исследован набор филогенетически консервативных оснований в рибосомальной РНК, с которыми связывается тРНК, и предполагается, что они непосредственно участвуют в связывании тРНК с прокариотической рибосомой. [ 6 ] Корреляция таких сайт-специфических защищенных оснований в рРНК и занятости сайтов A, P и E позволила с помощью диагностических анализов этих оснований изучить расположение тРНК в любом заданном состоянии трансляционного цикла. Авторы предложили гибридную модель, в которой более высокое сродство деактивированной тРНК и пептидной тРНК к сайтам E и P субъединицы 50S термодинамически благоприятствует переходам P/P в P/E и A/A в A/P, что было далее продемонстрировано. посредством крио-ЭМ экспериментов. [ 7 ] Кроме того, исследования отдельных молекул FRET обнаружили колебания в положениях тРНК. [ 8 ] что приводит к выводу, что классическое (A/AP/P) и гибридное состояния (A/PP/E) тРНК определенно находятся в динамическом равновесии.
До образования пептидной связи аминоацил-тРНК связывается в А-сайте, пептидил-тРНК связывается с Р-сайтом, а деацилированная тРНК (готовая к выходу из рибосомы) связывается с Е-сайтом. Трансляция перемещает тРНК из А-сайта через Р- и Е-сайты, за исключением тРНК-инициатора, которая связывается непосредственно с Р-сайтом. [ 9 ] Недавние эксперименты показали, что трансляция белка также может инициироваться с А-сайта. С помощью анализа toeprinting было показано, что синтез белка инициируется из A-сайта рибосомы (эукариотической) вируса паралича сверчка (CrPV). IGR-IRES (интрагенные регионы - внутренние сайты входа в рибосомы) могут собирать 80S рибосомы из 40S и 60S рибосомальных субъединиц в отсутствие гидролиза eIF2, Met-tRNAi или GTP и без кодирующего триплета в P-сайте рибосомы. Авторы также показали, что IGR-IRES может направлять трансляцию белка, N-концевой остаток которого не является метионином. [ 10 ]
Структура
[ редактировать ]Полная трехмерная структура 70S рибосомы T. thermophilus была определена с помощью рентгеновской кристаллографии , содержащей мРНК и тРНК, связанные с сайтами P и E с разрешением 5,5 Å и с сайтом A с разрешением 7 Å. Авторы обнаружили, что все три сайта связывания тРНК (A, P и E) рибосомы контактируют со всеми тремя соответствующими тРНК в универсально консервативных частях их структур. Это позволяет рибосоме связывать разные виды тРНК совершенно одинаковым образом. Стадия транслокации синтеза белка требует перемещения тРНК на 20 Å или более, когда они перемещаются от сайтов A к P к E. [ 11 ]
антибиотики, нацеленные на тРНК
[ редактировать ]Оксазолидины (например, линезолид) предотвращают связывание инициаторной тРНК в P-сайте. [ 12 ] Было продемонстрировано, что оксазолидины плейотропно влияют на связывание инициатора-тРНК, стимулируемый EF-P (фактор элонгации P) синтез пептидных связей и опосредованную EF-G транслокацию инициатора-тРНК в P-сайт. [ 13 ]
Антибиотики классов макролидов , линкозамидов и стрептограминов предотвращают образование пептидных связей и/или транслокацию тРНК из А-сайта в Р-сайт на рибосоме. [ 14 ] [ 15 ] это в конечном итоге приводит к вмешательству в стадию элонгации и, следовательно, к ингибированию трансляции белка.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Лодиш, Харви (2013). Молекулярно-клеточная биология (Седьмое изд.). Нью-Йорк: Worth Publ. стр. 141–143. ISBN 978-1-4292-3413-9 .
- ^ Роднина, М.В.; Савелсберг, А; Катунин В.И.; Винтермейер, W (2 января 1997 г.). «Гидролиз GTP фактором элонгации G управляет движением тРНК по рибосоме». Природа . 385 (6611): 37–41. Бибкод : 1997Natur.385...37R . дои : 10.1038/385037a0 . ПМИД 8985244 .
- ^ Шефер, Массачусетс; Тастан, АО; Пацке, С; Блаха, Г; Спан, СМ; Уилсон, Д.Н.; Нирхаус, К.Х. (24 мая 2002 г.). «Взаимодействие кодонов-антикодонов в P-сайте является необходимым условием взаимодействия тРНК с малой субъединицей рибосомы» . Журнал биологической химии . 277 (21): 19095–19105. дои : 10.1074/jbc.M108902200 . ПМИД 11867615 .
- ^ Уотсон, Джей Ди (1964). «Синтез белков на рибосомах». Бюллетень Общества биологической химии . 46 : 1399–1425. ПМИД 14270536 .
- ^ Бретчер, М.С. (1968). «Транслокация в синтезе белка: модель гибридной структуры». Природа . 218 (5142): 675–677. Бибкод : 1968Natur.218..675B . дои : 10.1038/218675a0 . ПМИД 5655957 .
- ^ Моазед, Д; Ноллер, Х.Ф. (9 ноября 1989 г.). «Промежуточные состояния в движении транспортной РНК в рибосоме». Природа . 342 (6246): 142–148. Бибкод : 1989Natur.342..142M . дои : 10.1038/342142a0 . ПМИД 2682263 .
- ^ Агиррезабала, Хавьер; Лей, Цзяньлинь; Брунель, Джули Л.; Ортис-Меоз, Родриго Ф.; Грин, Рэйчел; Франк, Иоахим (октябрь 2008 г.). «Визуализация гибридного состояния связывания тРНК, которому способствует спонтанное изменение рибосомы» . Молекулярная клетка . 32 (2): 190–197. doi : 10.1016/j.molcel.2008.10.001 . ПМК 2614368 . ПМИД 18951087 .
- ^ Бланшар, Южная Каролина; Гонсалес, РЛ; Ким, HD; Чу, С; Пуглиси, доктор медицинских наук (октябрь 2004 г.). «Выбор тРНК и кинетическая корректура при трансляции». Структурная и молекулярная биология природы . 11 (10): 1008–1014. дои : 10.1038/nsmb831 . ПМИД 15448679 .
- ^ Лаурсен, бакалавр наук; Соренсен, HP; Мортенсен, К.К.; Сперлинг-Петерсен, Ху (8 марта 2005 г.). «Инициация синтеза белка у бактерий» . Обзоры микробиологии и молекулярной биологии . 69 (1): 101–123. дои : 10.1128/MMBR.69.1.101-123.2005 . ПМЦ 1082788 . ПМИД 15755955 .
- ^ Уилсон, Дж. Э.; Пестова, ТВ; Хеллен, CU; Сарнов, П. (18 августа 2000 г.). «Инициация синтеза белка из А-сайта рибосомы» . Клетка . 102 (4): 511–520. дои : 10.1016/s0092-8674(00)00055-6 . ПМИД 10966112 .
- ^ Юсупов, М.М.; Юсупова, Г.З.; Бауком, А; Либерман, К; Эрнест, Теннесси; Кейт, Дж. Х.; Ноллер, Х.Ф. (4 мая 2001 г.). «Кристаллическая структура рибосомы при разрешении 5,5 А» . Наука . 292 (5518): 883–896. Бибкод : 2001Sci...292..883Y . дои : 10.1126/science.1060089 . ПМИД 11283358 .
- ^ Чопра, Шайлея; Читатель, Джон (25 декабря 2014 г.). «ТРНК как мишени антибиотиков» . Международный журнал молекулярных наук . 16 (1): 321–349. дои : 10.3390/ijms16010321 . ПМЦ 4307249 . ПМИД 25547494 .
- ^ Аоки, Х.; Ке, Л.; Поппе, С.М.; Поэл, Ти Джей; Уивер, Э.А.; Гадвуд, Колорадо; Томас, RC; Шинабаргер, ДЛ; Ганоза, MC (1 апреля 2002 г.). «Оксазолидиноновые антибиотики нацелены на сайт P на рибосомах эшерихиаколи» . Антимикробные средства и химиотерапия . 46 (4): 1080–1085. doi : 10.1128/AAC.46.4.1080-1085.2002 . ПМК 127084 . ПМИД 11897593 .
- ^ Джонстон, Николь; Мухтар, Тарик; Райт, Джерард (1 августа 2002 г.). «Антибиотики стрептограмина: механизм действия и резистентность». Текущие цели по борьбе с наркотиками . 3 (4): 335–344. дои : 10.2174/1389450023347678 .
- ^ Чампни, В. Скотт; Тобер, Крейг Л. (21 августа 2000 г.). «Специфическое ингибирование образования 50S рибосомальной субъединицы в клетках золотистого стафилококка 16-членными макролидами, линкозамидом и антибиотиками стрептограмина B». Современная микробиология . 41 (2): 126–135. дои : 10.1007/s002840010106 . ПМИД 10856379 .