Фактор гибернации
Фактор гибернации — это белок , используемый клетками для индуцирования состояния покоя путем замедления или остановки клеточного метаболизма . [ 1 ] Это может произойти в периоды стресса, [ 1 ] случайным образом, чтобы распределить «назначенных выживших» среди популяции, [ 1 ] или когда бактерии перестают расти (переходят в стационарную фазу ). [ 2 ] Факторы гибернации могут выполнять самые разные действия, включая демонтаж клеточных механизмов и остановку экспрессии генов, но наиболее важные факторы гибернации связываются с рибосомой и останавливают выработку белка , который потребляет большую часть энергии в клетке. [ 1 ] [ 2 ]
Гибернация рибосом
[ редактировать ]Гибернация рибосомы происходит, когда факторы гибернации рибосомы связываются с рибосомой и останавливают выработку белка. Гибернация рибосом почти повсеместно распространена у бактерий , а также в пластидах растений, а также может присутствовать у эукариот . [ 2 ] Факторы гибернации рибосом могут просто инактивировать рибосомы (RaiA, Balon), связывать пары в неактивные димеры, называемые 100 S рибосомами (RMF и HPF), или вмешиваться на различных стадиях цикла трансляции (RsfS, YqjD, SRA и EttA). [ 2 ] [ 3 ] Одним из показателей гибернации рибосом является наличие большого количества 100S рибосом, которые могут одновременно составлять до 60% рибосом в клетке. [ 2 ]
RMF, RaiA и HPF
[ редактировать ]Три белка, RMF, RaiA и HPF, обнаружены только у большого класса бактерий гаммапротеобактерий . [ 2 ] RMF (фактор модуляции рибосом) представляет собой небольшой белок, обычно вырабатываемый в условиях дефицита питательных веществ и стресса. [ 4 ] это основной фактор образования 100S рибосом. [ 2 ] В процессе формирования RMF связывает 70S (стандартные) рибосомы с образованием димеров 90S рибосом. [ 2 ] Эти димеры 90S преобразуются под действием HPF (фактора, способствующего гибернации) с образованием зрелых димеров 100S. [ 2 ] Третий белок, RaiA (ингибитор А, связанный с рибосомами), как полагают, одновременно инактивирует 70S рибосомы и стабилизирует их, предотвращая их превращение в 100S рибосомы. [ 2 ] Большинство негаммапротеобактерий, а также некоторые растительные пластиды вместо этого содержат гомолог HPF , который может сам образовывать 100S рибосомы. [ 2 ]
Воздушный шар
[ редактировать ]Балон (исп. «мяч», от гомолога Пелоты) [ 5 ] — белок фактора гибернации, обнаруженный у адаптированной к холоду бактерии Psychrobacter urativorans . [ 5 ] Белок был случайно обнаружен исследователем, который непреднамеренно оставил образец P. urativorans в ведре со льдом на слишком долгое время, подвергая его холодовому шоку посредством последующего крио-ЭМ сканирования рибосом организма. [ 1 ] В отличие от других факторов, Балон может связываться с рибосомой во время производства белка. [ 1 ] Это важно для быстрой реакции на стресс, поскольку в некоторых клетках производство белка может занять до 20 минут. [ 6 ] Бэлон делает это, а не физически блокирует сайт А рибосомы, как это делают другие факторы гибернации, связываясь рядом с каналом, но не поперек, что позволяет ему прикрепляться к рибосоме независимо от того, происходит ли производство белка. [ 1 ] Генетические родственники Balon были обнаружены в 20% бактериальных геномов, каталогизированных в общедоступных базах данных, но отсутствуют в Escherichia coli и Staphylococcus aureus , наиболее широко используемых моделях клеточного покоя. [ 1 ]
RsfS, SRA, YqjD и EttA
[ редактировать ]RsfS (фактор молчания рибосом S) ингибирует трансляцию, предотвращая повторное связывание субъединиц 30S и 50S рибосомы друг с другом после того, как они разделились во время рециркуляции рибосомы . [ 2 ] Также было высказано предположение, что это фактор биогенеза рибосом, а не фактор гибернации. [ 7 ]
SRA (белок, ассоциированный с рибосомами, индуцируемый стационарной фазой) по состоянию на 2018 год недостаточно изучен. [ 2 ] [ нужно обновить ] Это небольшой белок, состоящий из 45 аминокислот, тесно связанный с субъединицей рибосомы 30S. [ 2 ] Оно увеличивается в среднем от 0,1 молекулы на рибосому до 0,4 молекулы на рибосому при переходе в стационарную фазу и остается таковым в течение нескольких дней. [ 2 ]
YqjD представляет собой белок внутренней мембраны, специфичный для стационарной фазы. Он связывается с рибосомами 70S и 100S и был предложен в 2018 году. [ нужно обновить ] опосредовать локализацию (перемещение) гибернирующих рибосом на клеточную мембрану. [ 2 ] Хотя клетки, лишенные YqjD, не имеют измененной скорости роста состава рибосом, искусственно высокие его уровни быстро останавливают рост в зависимости от способности белка связываться с рибосомами. [ 2 ]
EttA (энергозависимый дроссель трансляции A) представляет собой АТФ -связывающий белок семейства ABC-F, который, как полагают, модулирует скорость трансляции в зависимости от уровня энергии клетки. [ 2 ] Когда уровни АДФ (разложенного АТФ, указывающего на низкую энергию) высоки, белок ингибирует активность рибосом, обеспечивая трансляцию при высоких уровнях АТФ. [ 2 ] EttA специфически вмешивается после образования первой пептидной связи в новом белке и перед первой стадией транслокации, индуцированной EF-G . [ 2 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Самородницкий, Дэн (5 июня 2024 г.). «Большая часть жизни на Земле находится в состоянии покоя после нажатия на «аварийный тормоз» » . Журнал Кванта . Проверено 12 июня 2024 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т Просслинер, Томас; Сковбо Винтер, Кристоффер; Соренсен, Майкл Асквад; Гердес, Кенн (23 ноября 2018 г.). «Гибернация рибосом» . Ежегодный обзор генетики . 52 (1): 321–348. doi : 10.1146/annurev-genet-120215-035130 . ISSN 0066-4197 .
- ^ Хаова, Е.А.; Кашеварова, Н.М.; Ткаченко, А.Г. (01.06.2022). «Гибернация рибосом: молекулярная стратегия выживания бактерий (обзор)» . Прикладная биохимия и микробиология . 58 (3): 213–231. дои : 10.1134/S0003683822030061 . ISSN 1608-3024 .
- ^ Трёш, Рафаэль; Вильмунд, Феликс (01 июля 2019 г.). «Консервативная тема спячки рибосом: от бактерий к хлоропластам растений» . Биологическая химия . 400 (7): 879–893. дои : 10.1515/hsz-2018-0436 . ISSN 1437-4315 . ПМИД 30653464 .
- ^ Перейти обратно: а б Хелена-Буэно, Карла; Рыбак, Мария Ю; Экемезие, Чиненье Л.; Салливан, Руди; Браун, Шарлотта Р.; Дингуолл, Шарлотта; Базле, Арно; Шнайдер, Клаудия; Коннолли, Джеймс PR; Блаза, Джеймс Н.; Чорго, Балинт; Мойнихан, Патрик Дж.; Ганьон, Матье Г.; Хилл, Крис Х.; Мельников, Сергей В. (14 февраля 2024 г.). «Новое семейство факторов гибернации бактериальных рибосом» . Природа . 626 (8001): 1125–1132. Бибкод : 2024Natur.626.1125H . дои : 10.1038/s41586-024-07041-8 . ISSN 1476-4687 . ПМЦ 10901736 . ПМИД 38355796 .
- ^ «Йоркские исследования дают новое понимание способности клеток к выживанию» . Университет Йорка . Проверено 9 июня 2024 г.
- ^ Фатхуллин Булат Ф.; Габдулхаков Азат Г.; Юсупов, Марат М. (июнь 2022 г.). «Является ли RsfS фактором гибернации или фактором биогенеза рибосом?» . Биохимия. Биохимия . 87 (6): 500–510. дои : 10.1134/S0006297922060025 . ISSN 1608-3040 . ПМИД 35790407 .