Faktor uvolnění - Release factor

Nesmí být zaměňována s „uvolňujícím faktorem“ ve smyslu a uvolňující hormon.
Faktor uvolňování peptidového řetězce, bakteriální třída 1
Identifikátory
SymbolPCRF
PfamPF03462
InterProIPR005139
Faktor uvolnění peptidového řetězce, bakteriální třída 1, PTH doména, GGQ
Identifikátory
SymbolRF-1
PfamPF00472
Pfam klanCL0337
InterProIPR000352
STRÁNKAPS00745

A faktor uvolnění je protein který umožňuje ukončení překlad rozpoznáním terminační kodon nebo zastavit kodon v mRNA sekvence. Jsou pojmenovány tak, protože uvolňují nové peptidy z ribozomu.

Pozadí

Během překladu mRNA většina kodony jsou rozpoznány jako tRNA molekuly, tzv aminoacyl-tRNA protože jsou dodržovány konkrétní aminokyseliny odpovídající každé tRNA antikodon. Ve standardu genetický kód, existují tři stop kodony mRNA: UAG („jantarová“), UAA („okrová“) a UGA („opálová“ nebo „umber“). Ačkoli jsou tyto stop kodony trojčaty stejně jako běžné kodony, nejsou dekódovány tRNA. Objevil jej Mario Capecchi v roce 1967 místo toho tRNA vůbec nerozpoznávají stop kodony a že to, co nazval „uvolňovacím faktorem“, nebyla molekula tRNA, ale protein.[1] Později se ukázalo, že různé uvolňovací faktory rozpoznávají různé stop kodony.[2]

Klasifikace

Existují dvě třídy faktorů uvolnění. Faktory uvolnění třídy 1 rozpoznávají stop kodony; váží se na místo A ribozomu způsobem, který napodobuje místo tRNA uvolněním nového polypeptidu, který rozkládá ribozom.[3][4] Faktory vydání třídy 2 jsou GTPasy které zvyšují aktivitu faktorů uvolňování 1. třídy. Pomáhá RF 1. třídy oddělit se od ribozomu.[5]

Faktory uvolňování bakterií zahrnují RF1, RF2 a RF3 (nebo PrfA, PrfB, PrfC v genové nomenklatuře „faktoru uvolňujícího peptid“). RF1 a RF2 jsou RF třídy 1: RF1 rozpoznává UAA a UAG, zatímco RF2 rozpoznává UAA a UGA. RF3 je faktor uvolnění třídy 2.[6] Eukaryotické a archaealní uvolňovací faktory jsou podobné, přičemž se název změnil na „eRF“ pro „eukaryotický uvolňovací faktor“ a naopak. a / eRF1 dokáže rozpoznat všechny tři stop kodony, zatímco eRF3 (místo toho archaea používá EF-1α) funguje stejně jako RF3.[6][7]

a / eRF1 (InterPro: IPR004403 ) nevykazují významnou sekvenční podobnost s jejich bakteriálními protějšky a považují se za samostatnou rodinu.[8] RF3 jsou navzájem evolučně příbuzné. Bakteriální RF3 je podobný EF-G zatímco eukaryotický eRF3 je podobný eEF-1 α.[9] V souladu se svým symbiotickým původem používají eukaryotické mitochondrie a plastidy faktory uvolňování bakteriálního typu I.[10] Od dubna 2019, nelze nalézt žádné definitivní zprávy o faktoru uvolňování organelární třídy II.

Lidské geny

Struktura a funkce

Krystalové struktury byly vyřešeny pro bakteriální 70S ribozom vázaný na každý ze tří uvolňovacích faktorů, odhalující podrobnosti v rozpoznávání kodonů pomocí RF1 / 2 a EF-G rotaci RF3.[11] Cryo-EM Byly získány struktury pro eukaryotický savčí 80S ribozom vázaný na eRF1 a / nebo eRF3, které poskytují pohled na strukturní přesmyky způsobené faktory. Přizpůsobení EM obrazů dříve známým krystalovým strukturám jednotlivých částí poskytuje identifikaci a podrobnější pohled na proces.[12][13]

V obou systémech se RF3 třídy II (e) váže na univerzální místo GTPázy na ribozomu, zatímco RF třídy I zabírají místo A.[11]

Bakteriální

Faktory uvolňování bakteriální třídy 1 lze rozdělit do čtyř domén. Katalyticky importované domény jsou:[11]

  • Motiv „tripeptidový antikodon“ v doméně 2, P [AV] T v RF1 a SPF v RF2. Pouze jeden zbytek se ve skutečnosti účastní rozpoznávání stop kodonů pomocí vodíkové vazby.
  • Motiv GGQ v doméně 3, kritický pro aktivitu peptidyl-tRNA hydrolázy (PTH).

Protože RF1 / 2 sedí v A místě ribozomu, domény 2, 3 a 4 zabírají prostor, do kterého se tRNA načítají během prodloužení. Rozpoznávání stop kodonů aktivuje RF a posílá motiv GGQ do centra peptidyltransferázy (PTC) vedle 3 'konce tRNA P-místa. Hydrolýzou peptidyl-tRNA se peptid uvolní a uvolní. K uvolnění RF1 / 2 z tohoto komplexu pro ukončení překladu je stále zapotřebí RF3.[11]

Po uvolnění peptidu je stále zapotřebí ribozomální recyklace k vyprázdnění tRNA a mRNA P-místa, aby byl ribozom opět použitelný. To se dělí rozdělením ribozomu na faktory jako IF1 –IF3 nebo RRF –EF-G.[14]

Eukaryotické a archaeal

eRF1 lze rozdělit do čtyř domén: N-terminál (N), střední (M), C-terminál (C), plus minidoména:

  • N doména je zodpovědná za rozpoznávání stop kodonů. Motivy zahrnují TASNIKS a YxCxxxF.
  • Motiv GGQ v M doméně je rozhodující pro aktivitu peptidyl-tRNA hydrolázy (PTH).

Na rozdíl od bakteriální verze se eRF1 – eRF3 – GTP váže dohromady do subkomplexu prostřednictvím GRFTLRD motiv na RF3. Díky rozpoznávání stop kodonů eRF3 hydrolyzuje GTP a výsledný pohyb umístí GGQ do PTC, aby byla umožněna hydrolýza. Pohyb také způsobí + 2-nt pohyb otisk prstu komplexu před ukončením.[12] Archaický komplex aRF1 – EF1α – GTP je podobný.[15] Spouštěcí mechanismus je podobný jako u spouštěcího mechanismu aa-tRNA –EF-Tu –GTP.[13]

Homologní systém je Dom34 /Pelota –Hbs1, eukaryotický systém, který rozbíjí zastavené ribozomy. Nemá GGQ.[13] Recyklaci a rozpad zprostředkovává ABCE1.[16][17]

Reference

  1. ^ Capecchi MR (září 1967). „Terminace polypeptidového řetězce in vitro: izolace uvolňovacího faktoru“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 58 (3): 1144–51. Bibcode:1967PNAS ... 58.1144C. doi:10.1073 / pnas.58.3.1144. PMC  335760. PMID  5233840.
  2. ^ Scolnick E, Tompkins R, Caskey T, Nirenberg M (říjen 1968). "Faktory uvolnění se liší v specificitě pro terminátorové kodony". Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 61 (2): 768–74. Bibcode:1968PNAS ... 61..768S. doi:10.1073 / pnas.61.2.768. PMC  225226. PMID  4879404.
  3. ^ Brown CM, Tate WP (prosinec 1994). „Přímé rozpoznávání stop signálů mRNA faktorem uvolnění polypeptidového řetězce Escherichia coli dva“. The Journal of Biological Chemistry. 269 (52): 33164–70. PMID  7806547.
  4. ^ Scarlett DJ, McCaughan KK, Wilson DN, Tate WP (duben 2003). "Mapování funkčně důležitých motivů SPF a GGQ dekódovacího uvolňovacího faktoru RF2 na ribozom Escherichia coli pomocí stop radikálu hydroxylu. Důsledky pro makromolekulární mimikry a strukturální změny v RF2". The Journal of Biological Chemistry. 278 (17): 15095–104. doi:10,1074 / jbc.M211024200. PMID  12458201.
  5. ^ Jakobsen CG, Segaard TM, Jean-Jean O, Frolova L, Justesen J (2001). „[Identifikace nového terminačního uvolňovacího faktoru eRF3b exprimujícího aktivitu eRF3 in vitro a in vivo]“. Molekuliarnaia Biologiia. 35 (4): 672–81. PMID  11524954.
  6. ^ A b Weaver RF (2005). Molekulární biologie. New York, NY: McGraw-Hill. str.616–621. ISBN  978-0-07-284611-9.
  7. ^ Saito K, Kobayashi K, Wada M, Kikuno I, Takusagawa A, Mochizuki M a kol. (Listopad 2010). „Všemocná role archaeaálního elongačního faktoru 1 alfa (EF1α při translačním prodloužení a ukončení a kontrola kvality syntézy bílkovin“). Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 107 (45): 19242–7. Bibcode:2010PNAS..10719242S. doi:10.1073 / pnas.1009599107. PMC  2984191. PMID  20974926.
  8. ^ Buckingham RH, Grentzmann G, Kisselev L (květen 1997). "Faktory uvolňování polypeptidového řetězce". Molekulární mikrobiologie. 24 (3): 449–56. doi:10.1046 / j.1365-2958.1997.3711734.x. PMID  9179839. Standardní metody porovnání sekvencí nevykazují významnou podobnost mezi prokaryotickými faktory RF1 / 2 a RF1
  9. ^ Inagaki Y, Ford Doolittle W (červen 2000). "Vývoj eukaryotického systému ukončení překladu: počátky faktorů uvolnění". Molekulární biologie a evoluce. 17 (6): 882–9. doi:10.1093 / oxfordjournals.molbev.a026368. PMID  10833194.
  10. ^ Duarte I, Nabuurs SB, Magno R, Huynen M (listopad 2012). „Vývoj a diverzifikace rodiny faktorových uvolňovacích faktorů“. Molekulární biologie a evoluce. 29 (11): 3497–512. doi:10,1093 / molbev / mss157. PMC  3472500. PMID  22688947.
  11. ^ A b C d Zhou J, Korostelev A, Lancaster L, Noller HF (prosinec 2012). „Krystalové struktury ribosomů 70S vázané na uvolňovací faktory RF1, RF2 a RF3“. Aktuální názor na strukturní biologii. 22 (6): 733–42. doi:10.1016 / j.sbi.2012.08.004. PMC  3982307. PMID  22999888.
  12. ^ A b Taylor D, Unbehaun A, Li W, Das S, Lei J, Liao HY, Grassucci RA, Pestova TV, Frank J (listopad 2012). "Kryo-EM struktura savčího eukaryotického uvolňovacího faktoru eRF1-eRF3 asociovaného terminačního komplexu". Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 109 (45): 18413–8. Bibcode:2012PNAS..10918413T. doi:10.1073 / pnas.1216730109. PMC  3494903. PMID  23091004.
  13. ^ A b C des Georges A, Hashem Y, Unbehaun A, Grassucci RA, Taylor D, Hellen CU, Pestova TV, Frank J (březen 2014). "Struktura savčího ribozomálního pre-terminačního komplexu spojeného s eRF1.eRF3.GDPNP". Výzkum nukleových kyselin. 42 (5): 3409–18. doi:10.1093 / nar / gkt1279. PMC  3950680. PMID  24335085.
  14. ^ Pavlov, MY; Antoun, A; Lovmar, M; Ehrenberg, M (18. června 2008). „Doplňkové role iniciačního faktoru 1 a faktoru recyklace ribozomu při štěpení ribozomu 70S“. Časopis EMBO. 27 (12): 1706–17. doi:10.1038 / emboj.2008.99. PMC  2435134. PMID  18497739.
  15. ^ Kobayashi, K; Saito, K; Ishitani, R; Je to v pořádku; Nureki, O (říjen 2012). „Strukturální základ pro ukončení překladu archaealním RF1 a komplexem EF1α vázaným na GTP“. Výzkum nukleových kyselin. 40 (18): 9319–28. doi:10.1093 / nar / gks660. PMC  3467058. PMID  22772989.
  16. ^ Becker, T; Franckenberg, S; Wickles, S; Shoemaker, CJ; Anger, AM; Armache, JP; Sieber, H; Ungewickell, C; Berninghausen, O; Daberkow, I; Karcher, A; Thomm, M; Hopfner, KP; Green, R; Beckmann, R (22. února 2012). „Strukturální základ vysoce konzervované recyklace ribozomu u eukaryot a archaeí“. Příroda. 482 (7386): 501–6. Bibcode:2012Natur.482..501B. doi:10.1038 / příroda10829. PMC  6878762. PMID  22358840.
  17. ^ Hellen, Christopher U.T. (Říjen 2018). „Ukončení překladu a recyklace ribozomu u eukaryot“. Perspektivy Cold Spring Harbor v biologii. 10 (10): a032656. doi:10.1101 / cshperspect.a032656. PMC  6169810. PMID  29735640.

externí odkazy