Współczynnik uwalniania - Release factor

Współczynnik uwalniania jest białko , które pozwala na zakończenie tłumaczenia uznając kodon terminacji lub zatrzymania kodonu w mRNA sekwencji. Są tak nazwane, ponieważ uwalniają nowe peptydy z rybosomu.

Tło

Podczas translacji mRNA, większość kodonów są uznawane za „naładowane” tRNA cząsteczki, zwane aminoacylo-tRNA , ponieważ są przyklejone do konkretnych aminokwasów odpowiadających każdemu tRNA antykodon . W standardowym kodzie genetycznym występują trzy kodony stop mRNA: UAG ("bursztyn"), UAA ("ochra") i UGA ("opal" lub "umbra"). Chociaż te kodony stop są trypletami, tak jak zwykłe kodony, nie są dekodowane przez tRNA. Mario Capecchi w 1967 r. odkrył , że zamiast tego tRNA w ogóle nie rozpoznają kodonów stop i że to, co nazwał „czynnikiem uwalniania”, nie było cząsteczką tRNA, ale białkiem. Później wykazano, że różne czynniki uwalniania rozpoznają różne kodony stop.

Klasyfikacja

Istnieją dwie klasy czynników uwalniania. Czynniki uwalniania klasy 1 rozpoznają kodony stop; wiążą się z miejscem A rybosomu w sposób naśladujący tRNA , uwalniając nowy polipeptyd podczas rozkładania rybosomu. Czynniki uwalniania klasy 2 to GTPazy, które zwiększają aktywność czynników uwalniania klasy 1. Pomaga oddzielić RF klasy 1 od rybosomu.

Bakteryjne czynniki uwalniania obejmują RF1, RF2 i RF3 (lub PrfA, PrfB, PrfC w nomenklaturze genu „czynnika uwalniania peptydu”). RF1 i RF2 to RF klasy 1: RF1 rozpoznaje UAA i UAG, podczas gdy RF2 rozpoznaje UAA i UGA. RF3 to współczynnik uwalniania klasy 2. Eukariotyczne i archeonowe czynniki uwalniania są nazywane analogicznie, przy czym nazewnictwo zmieniono na „eRF” dla „eukariotycznego czynnika uwalniania” i odwrotnie. a/eRF1 może rozpoznać wszystkie trzy kodony stop, podczas gdy eRF3 (archaea używają zamiast tego aEF-1α) działa tak samo jak RF3.

Uważa się, że bakteryjne i archeoeukariotyczne czynniki uwalniania wyewoluowały oddzielnie. Dwie grupy czynników klasy 1 nie wykazują między sobą homologii sekwencji ani struktury. Homologia w klasie 2 ogranicza się do faktu, że obie są GTPazami . Uważa się, że (b)RF3 wyewoluował z EF-G, podczas gdy eRF3 wyewoluował z eEF1α .

Zgodnie z ich symbiotycznym pochodzeniem, eukariotyczne mitochondria i plastydy wykorzystują bakteryjne czynniki uwalniania klasy I. Od kwietnia 2019 r. nie można znaleźć jednoznacznych doniesień o organellarnym czynniku uwalniania klasy II.

Ludzkie geny

• RF1 (mitochondrialne): MTRF1 , MTRF1L , MRPL58 (ICT1), MTRFR (C12orf65)
• eRF1: ETF1
• eRF3: GSPT1 , GSPT2

Struktura i funkcja

Rozwiązano struktury krystaliczne dla bakteryjnego rybosomu 70S związanego z każdym z trzech czynników uwalniania, ujawniając szczegóły rozpoznawania kodonów przez RF1/2 i rotację RF3 podobną do EF-G. Struktury Cryo-EM uzyskano dla rybosomów 80S ssaków eukariotycznych związanych z eRF1 i/lub eRF3, zapewniając wgląd w zmiany strukturalne spowodowane przez te czynniki. Dopasowanie obrazów EM do wcześniej znanych struktur krystalicznych poszczególnych części zapewnia identyfikację i bardziej szczegółowy obraz procesu.

W obu systemach, klasa II (e)RF3 wiąże się z uniwersalnym miejscem GTPazy na rybosomie, podczas gdy RF klasy I zajmują miejsce A.

Bakteryjny

Czynniki uwalniania bakterii klasy 1 można podzielić na cztery domeny. Domeny importowane katalitycznie to:

• Motyw „antykodonu tripeptydowego” w domenie 2, P[AV]Tw RF1 i SPFRF2. Tylko jedna reszta faktycznie uczestniczy w rozpoznawaniu kodonu stop poprzez wiązanie wodorowe.
• Motyw GGQ w domenie 3, krytyczny dla aktywności hydrolazy peptydylo-tRNA (PTH).

Ponieważ RF1/2 znajduje się w miejscu A rybosomu, domeny 2, 3 i 4 zajmują przestrzeń, do której ładują się tRNA podczas wydłużania. Rozpoznawanie kodonu stop aktywuje RF, wysyłając motyw GGQ do centrum transferazy peptydylowej (PTC) obok końca 3' tRNA w miejscu P. Poprzez hydrolizę peptydylo-tRNA, peptyd jest odcinany i uwalniany. RF3 jest nadal potrzebny, aby uwolnić RF1/2 z tego kompleksu terminacji translacji.

Po uwolnieniu peptydu nadal wymagany jest recykling rybosomów, aby opróżnić tRNA i mRNA z miejsca P, aby rybosom był ponownie użyteczny. Odbywa się to poprzez rozdzielenie rybosomu na czynniki takie jak IF1 – IF3 lub RRF – EF-G .

Eukariotyczne i archaeal

eRF1 można podzielić na cztery domeny: N-końcową (N), środkową (M), C-końcową (C) oraz minidomenę:

• Domena N jest odpowiedzialna za rozpoznawanie kodonów stop. Motywy to TASNIKSi YxCxxxF.
• Motyw GGQ w domenie M jest krytyczny dla aktywności hydrolazy peptydylo-tRNA (PTH).

W przeciwieństwie do wersji bakteryjnej, eRF1–eRF3–GTP wiąże się razem w subkompleks, poprzez GRFTLRDmotyw na RF3. Rozpoznawanie kodonu stop powoduje, że eRF3 hydrolizuje GTP, a powstały ruch umieszcza GGQ w PTC, aby umożliwić hydrolizę. Ruch powoduje również ruch +2 nt odcisku palca kompleksu przedterminowego. Podobny jest kompleks archeonów aRF1–EF1α–GTP. Mechanizm wyzwalania jest podobny do mechanizmu aa-tRNA – EF-Tu –GTP.

Układem homologicznym jest Dom34/ Pelota – Hbs1 , układ eukariotyczny, który rozbija zablokowane rybosomy. Nie ma GGQ. W recyklingu i rozpadzie pośredniczy ABCE1 .

Bibliografia

Zewnętrzne linki

• Terminacja + zwolnienie + współczynnik w Narodowej Bibliotece Medycznej USA Medical Subject Headings (MeSH)