Рибосомная пауза - Википедия - Ribosomal pause

Рибосома собирается полимерный белок молекулы последовательность которых контролируется последовательностью информационная РНК молекулы. Этого требуют все живые клетки и связанные с ними вирусы.

Рибосомная пауза относится к очереди или наложению рибосомы во время перевода нуклеотидная последовательность транскриптов мРНК. Эти транскрипты расшифровываются и преобразуются в аминокислотную последовательность во время синтеза белка рибосомами. Из-за сайтов паузы некоторых мРНК возникает нарушение перевод.[1] Рибосомная пауза наблюдается как у эукариот, так и у прокариот.[2][3]

С 1980-х годов известно, что разные мРНК транслируются с разной скоростью. Основная причина этих различий заключалась в концентрации разновидностей редких тРНК ограничение скорости декодирования некоторых транскриптов.[4] Однако с помощью таких исследовательских методов, как профилирование рибосом, было обнаружено, что на определенных участках концентрации рибосом выше, чем в среднем, и эти участки паузы были протестированы с определенными кодонами. Связи между занятостью конкретных кодонов и количеством их тРНК не обнаружено. Таким образом, ранние данные о редких тРНК, вызывающих сайты паузы, не кажутся правдоподобными.[2]

Два метода могут локализовать место паузы в рибосомах в vivo; микрококковый анализ нуклеазной защиты и выделение полисомального транскрипта.[5] Выделение полисомальных транскриптов происходит путем центрифугирования тканевых экстрактов через сахарозную подушку с ингибиторами удлинения трансляции, например циклогексимид.[6]

Пауза в рибосомах может быть обнаружена во время синтеза препролактина на свободном полисомы, когда рибосома приостановлена, другие рибосомы плотно уложены друг на друга. Когда рибосома приостанавливается во время трансляции, фрагменты, которые начали переводиться до того, как пауза имела место, чрезмерно представлены. Однако вместе с мРНК, если рибосома приостанавливается, то определенные полосы будут улучшены на заднем крае рибосомы.[7]

Некоторые из ингибиторов удлинения, такие как: циклогексимид (у эукариот) или хлорамфеникол, заставляют рибосомы останавливаться и накапливаться в стартовых кодонах. Фактор удлинения P регулирует рибосомную паузу при полипролине у бактерий, а когда EFP отсутствует, плотность рибосом уменьшается из-за мотивов полипролина. Если есть несколько пауз рибосом, то EFP не разрешит их.[8]

Влияние на экспрессию генов

Во время синтеза белка быстро меняющиеся условия в клетке могут вызывать рибосомную паузу. У бактерий это может повлиять на скорость роста и вызвать отказ от трансляции. Это освобождает рибосому от мРНК, и неполный полипептид становится мишенью для разрушения.[9]

У эукариот рибосомная пауза может инициировать аналогичный процесс, который запускает эндонуклеолитическую атаку мРНК, процесс, называемый мРНК. беспрерывный распад. Рибосомная пауза также помогает совместная трансляционная складка возникающего полипептида на рибосоме и задерживает трансляцию белка, кодируя его мРНК; это может вызвать рибосомальный сдвиг рамки.[9]

Синтез белка должен происходить определенным образом, чтобы пауза в рибосомах повлияла или изменила результат этого процесса. Продукты, которые производятся из-за приостановки рибосом, могут быть разделены с помощью контроля качества рибосом (RQC). РКК может произойти после рибосомной паузы. Несмотря на то, что RQC работает, чтобы нейтрализовать эффекты рибосомной паузы, существуют определенные ситуации, связанные с белками, когда необходима рибосомная пауза.[10] Рибосомная пауза действительно влияет на скорость синтеза белка и может снизить скорость, с которой он происходит.[11]

Преимущество рибосомальной паузы

Строение рибосомы

Когда движение рибосомы по мРНК не является линейным, рибосома приостанавливается в разных областях без точной причины. Положение паузы в рибосоме поможет идентифицировать особенности последовательности мРНК, структуру и фактор трансакции, который модулирует этот процесс.[12] Преимущество сайтов рибосомной паузы, расположенных на границах доменов белка, заключается в том, что они способствуют укладке белка.[1] Бывают случаи, когда рибосомная пауза не дает преимущества и ее нужно ограничивать. При трансляции elF5A подавляет паузу в рибосомах для лучшего функционирования трансляции. Рибосомная пауза может вызвать появление большего количества неканонических стартовых кодонов без elF5A в эукариотических клетках. Когда в эукариотической клетке отсутствует elF5A, это может вызвать усиление рибосомной паузы.[13] Процесс рибосомной паузы также может использоваться аминокислотами для управления трансляцией.[11]

Местоположение события паузы рибосомы в пробирка 

Известно, что рибосомы останавливаются в разных местах, но причины этих пауз в большинстве своем неизвестны. Кроме того, рибосома приостанавливается, если псевдоузел нарушается. 10% рибосом останавливаются на псевдоузле и 4% рибосом обрываются. Прежде чем рибосома будет заблокирована, она проходит псевдоузел.[14] Группа из Калифорнийского университета провела анализ с целью показать модель мРНК. Трансляцию контролировали в двух системах in vitro. Было обнаружено, что транслирующиеся рибосомы неравномерно распределяются по мРНК.[15] Сворачивание белков in vivo также важен и связан с синтезом белка. Для определения места рибосомальной паузы in vivo, методы, которые использовались для поиска рибосомальной паузы in vitro можно изменить, чтобы найти эти конкретные места in vivo.[5]

Профилирование рибосом

Профилирование рибосом - это метод, который может выявить сайты паузы путем секвенирования защищенных фрагментов рибосом (RPF или следы) для картирования занятости рибосом на мРНК. Профилирование рибосом позволяет выявить места паузы в рибосомах в целом. транскриптом. Когда слой кинетики добавлен,[16] он раскрывает время паузы, и происходит перевод.[8] Однако профилирование рибосом все еще находится на ранней стадии и имеет предубеждения, которые необходимо изучить дополнительно.[17] Профилирование рибосом позволяет более точно и точно измерить трансляцию. Во время этого процесса трансляцию необходимо остановить, чтобы выполнить профилирование рибосом. Это может вызвать проблемы с профилированием рибосом, поскольку методы, используемые для остановки трансляции в эксперименте, могут повлиять на результат, что приведет к неверным результатам. Профилирование рибосом полезно для получения конкретной информации о трансляции и процессе синтеза белка.[18]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Gawroński P, Jensen PE, Karpiński S, Leister D, Scharff LB (март 2018 г.). «Пауза в рибосомах хлоропластов вызвана множеством функций и связана со сборкой фотосинтетических комплексов». Физиология растений. 176 (3): 2557–2569. Дои:10.1104 / стр.17.01564. ЧВК  5841727. PMID  29298822.
  2. ^ а б Li GW, Oh E, Weissman JS (март 2012 г.). «Последовательность анти-Шайна-Дальгарно приводит к остановке трансляции и выбору кодонов у бактерий». Природа. 484 (7395): 538–41. Bibcode:2012Натура 484..538L. Дои:10.1038 / природа10965. ЧВК  3338875. PMID  22456704.
  3. ^ Лопинский Дж. Д., Динман Дж. Д., Брюнн Дж. А. (февраль 2000 г.). «Кинетика рибосомной паузы при программном сдвиге кадра -1».. Молекулярная и клеточная биология. 20 (4): 1095–103. Дои:10.1128 / MCB.20.4.1095-1103.2000. ЧВК  85227. PMID  10648594.
  4. ^ Контос H, Napthine S, Brierley I (декабрь 2001 г.). «Рибосомная пауза в псевдоузле РНК со сдвигом кадра чувствительна к фазе чтения, но мало коррелирует с эффективностью сдвига рамки». Молекулярная и клеточная биология. 21 (24): 8657–70. Дои:10.1128 / MCB.21.24.8657-8670.2001. ЧВК  100026. PMID  11713298.
  5. ^ а б Джа С.С., Комар А.А. (июль 2012 г.). «Выделение связанных с рибосомами растущих полипептидов in vitro для определения сайтов трансляционной паузы вдоль мРНК». Журнал визуализированных экспериментов (65). Дои:10.3791/4026. ЧВК  3471273. PMID  22806127.
  6. ^ Ким Дж. К., Холлингсуорт М. Дж. (Октябрь 1992 г.). «Локализация сайтов паузы рибосом in vivo». Аналитическая биохимия. 206 (1): 183–8. Дои:10.1016 / с0003-2697 (05) 80031-4. PMID  1456432.
  7. ^ Волин С.Л., Уолтер П. (ноябрь 1988 г.). «Пауза и укладка рибосом во время трансляции мРНК эукариот». Журнал EMBO. 7 (11): 3559–69. Дои:10.1002 / j.1460-2075.1988.tb03233.x. ЧВК  454858. PMID  2850168.
  8. ^ а б Брар Г.А., Яссур М., Фридман Н., Регев А., Инголия Н.Т., Вайсман Дж.С. (февраль 2012 г.). «Изображение с высоким разрешением мейотической программы дрожжей, выявленное с помощью профилирования рибосом». Наука. 335 (6068): 552–7. Bibcode:2012Sci ... 335..552B. Дои:10.1126 / science.1215110. ЧВК  3414261. PMID  22194413.
  9. ^ а б Бьюкен-младший, Стэнсфилд I (сентябрь 2007 г.). «Остановка линии по производству клеток: ответы на паузу в рибосомах во время трансляции». Биология клетки. 99 (9): 475–87. Дои:10.1042 / BC20070037. PMID  17696878.
  10. ^ Колларт М.А., Вайс Б. (февраль 2020 г.). «Рибосомная пауза - опасная необходимость для совместных трансляций». Исследования нуклеиновых кислот. 48 (3): 1043–1055. Дои:10.1093 / нар / gkz763. ЧВК  7026645. PMID  31598688.
  11. ^ а б Дарнелл А.М., Субраманиам А.Р., О'Ши Е.К. (июль 2018 г.). «Контроль трансляции посредством дифференциальной паузы в рибосомах во время ограничения аминокислот в клетках млекопитающих». Молекулярная клетка. 71 (2): 229–243.e11. Дои:10.1016 / j.molcel.2018.06.041. ЧВК  6516488. PMID  30029003.
  12. ^ Волин С.Л., Уолтер П. (ноябрь 1988 г.). «Пауза и укладка рибосом во время трансляции мРНК эукариот». Журнал EMBO. 7 (11): 3559–69. Дои:10.1002 / j.1460-2075.1988.tb03233.x. ЧВК  454858. PMID  2850168.
  13. ^ Manjunath H, Zhang H, Rehfeld F, Han J, Chang TC, Mendell JT (декабрь 2019 г.). «Подавление рибосомной паузы с помощью eIF5A необходимо для сохранения точности выбора стартовых кодонов». Отчеты по ячейкам. 29 (10): 3134–3146.e6. Дои:10.1016 / j.celrep.2019.10.129. ЧВК  6917043. PMID  31801078.
  14. ^ Somogyi P, Jenner AJ, Brierley I., Inglis SC (ноябрь 1993 г.). «Рибосомная пауза при трансляции псевдоузла РНК». Молекулярная и клеточная биология. 13 (11): 6931–40. Дои:10.1128 / mcb.13.11.6931. ЧВК  364755. PMID  8413285.
  15. ^ Волин С.Л., Уолтер П. (ноябрь 1988 г.). «Пауза и укладка рибосом во время трансляции мРНК эукариот». Журнал EMBO. 7 (11): 3559–69. Дои:10.1002 / j.1460-2075.1988.tb03233.x. ЧВК  454858. PMID  2850168.
  16. ^ Лопинский, Джон Д .; Динман, Джонатан Д .; Бруенн, Джереми А. (2000). «Кинетика рибосомной паузы во время запрограммированного -1 трансляционного сдвига кадра». Молекулярная и клеточная биология. 20 (4): 1095–1103. Дои:10.1128 / mcb.20.4.1095-1103.2000. ЧВК  85227. PMID  10648594.
  17. ^ Бускерк AR, Green R (март 2017 г.). «Приостановка, остановка и спасение рибосом у бактерий и эукариот». Философские труды Лондонского королевского общества. Серия B, Биологические науки. 372 (1716): 20160183. Дои:10.1098 / rstb.2016.0183. ЧВК  5311927. PMID  28138069.
  18. ^ Брар Г.А., Вайсман Дж.С. (ноябрь 2015 г.). «Профилирование рибосом показывает, что, когда, где и как происходит синтез белка». Обзоры природы. Молекулярная клеточная биология. 16 (11): 651–64. Дои:10.1038 / nrm4069. ЧВК  5522010. PMID  26465719.

внешняя ссылка