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NSMB:核糖体在信使RNA上的移动过程及其机理

摘要 : 中国科学院生物物理所RNA生物学重点实验室秦燕研究组在新研究中,揭示了核糖体在蛋白翻译过程中移位的分子机理。相关文章发表于2014年8月10日的《Nature Structural & Molecular Biology》杂志上。
图1:核糖体在信使RNA上的移动过程及其机理

图1:核糖体在信使RNA上的移动过程及其机理

核糖体是蛋白质的翻译工厂,在翻译过程中,核糖体沿着信使核糖核酸(mRNA)不断移动,从而完成蛋白质的生产。核糖体如何移动?是各国核糖体专家的研究热门。秦燕研究组的研究发现核糖体的催化因子EF-G通过深入核糖体的解码中心,破坏并替代密码子-反密码子双螺旋与解码中心的相互作用,从而催化核糖体移动(如图)。

多年来,秦燕团队一直从事核糖体移位的机理研究。此次的成果是在研究思路和实验技术上获得的重要突破。该成果不仅是针对EF-G研究的重大突破,同时对于理解核糖体在生命过程中发挥的重要作用提供了分子基础,对于人类进一步认识生命过程具有重要的指导意义。同时,从应用前景来看,依据得到的EF-G催化机理,研究人员可以对原核生物的翻译过程进行人工干预,进而为新型抗生素的研发提供理论基础。

本研究工作由中国科学院生物物理研究所秦燕研究员研究组完成,得到了生物物理研究所龚为民研究员、北京大学赵新生教授以及德国马普Nierhaus教授等的大力协助。秦燕研究员为本论文的通讯作者,秦燕研究组刘光桥博士为论文的第一作者。本研究工作还得到了中国科技部、国家自然科学基金以及中国科学院重点部署项目的资助。

原文摘要:

EF-G catalyzes tRNA translocation by disrupting interactions between decoding center and codon–anticodon duplex

Guangqiao Liu, Guangtao Song, Danyang Zhang, Dejiu Zhang, Zhikai Li, Zhixin Lyu,Jianshu Dong, John Achenbach, Weimin Gong, Xin Sheng Zhao, Knud H Nierhaus & Yan Qin

During translation, ​elongation factor G (​EF-G) catalyzes the translocation of tRNA2–mRNA inside the ribosome. Translocation is coupled to a cycle of conformational rearrangements of the ribosomal machinery, and how ​EF-G initiates translocation remains unresolved. Here we performed systematic mutagenesis of Escherichia coli ​EF-G and analyzed inhibitory single-site mutants of ​EF-G that preserved pretranslocation (Pre)-state ribosomes with tRNAs in A/P and P/E sites (Pre–​EF-G). Our results suggest that the interactions between the decoding center and the codon–anticodon duplex constitute the barrier for translocation. Catalysis of translocation by ​EF-G involves the factor's highly conserved loops I and II at the tip of domain IV, which disrupt the hydrogen bonds between the decoding center and the duplex to release the latter, hence inducing subsequent translocation events, namely 30S head swiveling and tRNA2–mRNA movement on the 30S subunit.

来源: 中科院 浏览次数:233

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