P-сайт - P-site

В P-сайт (для пептидила) - второй сайт привязки за тРНК в рибосома. Два других сайта - это Сайт (аминоацил), который является первым сайтом связывания в рибосоме, и Электронный сайт (выход), третий. Во время протеина перевод, P-сайт содержит тРНК, которая связана с растущей полипептидной цепью. Когда стоп-кодон Когда достигается, связь пептидил-тРНК тРНК, расположенная в Р-сайте, расщепляется, высвобождая вновь синтезированный белок.[1] Во время стадии транслокации фазы элонгации мРНК продвигается на один кодон, связанный с перемещением тРНК от рибосомных сайтов A к P и P к E сайтам, катализируемым фактором элонгации EF-G.[2]

Обзор

Рибосомный P-сайт играет жизненно важную роль на всех этапах трансляции. Инициация включает распознавание инициатором стартового кодона (AUG). тРНК в P-сайте элонгация включает прохождение многих элонгаторных тРНК через P-сайт, терминация включает гидролиз зрелого полипептида из тРНК, связанного с Р-сайтом, и рециклинг рибосомы включает высвобождение деацилированной тРНК. Связывание тРНК с P-сайтом в присутствии мРНК устанавливает взаимодействие кодон-антикодон, и это взаимодействие важно для контактов малой субъединицы рибосомы (30S) с тРНК.[3]

Классическая модель двух государств[4] предполагает, что рибосома содержит два сайта связывания для тРНК, P-сайт и Сайт. Сайт А привязывается к входящим аминоацил-тРНК который имеет антикодон для соответствующего кодона в мРНК, представленной в A-сайте. После образования пептида между C-концевой карбонильной группой растущей полипептидной цепи (присоединенной к тРНК, связанной с P-сайтом) и аминогруппой аминоацил-тРНК (связанной с A-сайтом), полипептидная цепь затем присоединяется к тРНК. на сайте А. Деацилированная тРНК остается в Р-сайте и высвобождается после того, как пептидил-тРНК переносится на Р-сайт.

Эксперименты по химической модификации предоставили доказательства гибридной модели, в которой тРНК могут определять гибридное состояние связывания во время фазы элонгации (стадия перед транслокацией). В этих гибридных состояниях связывания акцепторные и антикодоновые концы тРНК находятся в разных сайтах (A, P и E). Используя методы химического зондирования, был исследован набор филогенетически консервативных оснований в рибосомной РНК, с которыми связывается тРНК, и предполагается, что они непосредственно участвуют в связывании тРНК с прокариотической рибосомой.[5] Корреляция таких сайт-специфичных защищенных оснований в рРНК и занятость сайтов A, P и E позволила диагностическим анализам этих оснований изучить местоположение тРНК в любом данном состоянии цикла трансляции. Авторы предложили гибридную модель, в которой более высокое сродство деактивированной тРНК и пептидной тРНК к сайтам E и P субъединицы 50S термодинамически благоприятствует переходам P / P в P / E и A / A в A / P, что было дополнительно продемонстрировано. через крио-ЭМ эксперименты.[6] Кроме того, исследования FRET одной молекулы обнаружили колебания в положениях тРНК,[7] что приводит к заключению, что классические (A / A-P / P) и гибридные состояния (A / P-P / E) тРНК, безусловно, находятся в динамическом равновесии.

Перед образованием пептидной связи аминоацил-тРНК связывается в A-сайте, пептидил-тРНК связывается в P-сайте, а деацилированная тРНК (готовая к выходу из рибосомы) связывается с E-сайтом. Трансляция перемещает тРНК с A-сайта через P- и E-сайты, за исключением тРНК инициатора, которая связывается непосредственно с P-сайтом.[8] Недавние эксперименты показали, что трансляция белка также может инициироваться с A-сайта. С помощью отпечаток пальца, было показано, что синтез белка инициируется из A-сайта рибосомы (эукариотической) в вирус паралича сверчка (CrPV). IGR-IRES (внутригенные области-внутренние сайты входа в рибосомы) могут собирать 80S рибосомы из 40S и 60S рибосомных субъединиц в отсутствие гидролиза eIF2, Met-tRNAi или GTP и без кодирующего триплета в Р-сайте рибосомы. Авторы также показали, что IGR-IRES может направлять трансляцию белка, N-концевой остаток которого не является метионином.[9]

Структура

Полная трехмерная структура T. thermophilus 70S рибосома была определена с использованием Рентгеновская кристаллография, содержащий мРНК и тРНК, связанные с сайтами P и E с разрешением 5,5 Å и с сайтом A с разрешением 7 Å. Авторы обнаружили, что все три сайта связывания тРНК (A, P и E) рибосомы контактируют со всеми тремя соответствующими тРНК в универсально консервативных частях их структур. Это позволяет рибосомам точно так же связывать разные виды тРНК. Этап транслокации синтеза белка требует перемещений тРНК на 20 Å или более, когда они перемещаются от сайтов A к P к E [10]

антибиотики, нацеленные на тРНК

Оксазолидины (например, линезолид) предотвращают связывание тРНК инициатора в P-сайте.[11] Было продемонстрировано, что оксазолидины плейотропно влияют на связывание инициатор-тРНК, EF-P (фактор элонгации P) -стимулируемый синтез пептидных связей и EF-G-опосредованную транслокацию инициатор-тРНК в P-сайт.[12]

Макролид, линкозамид и стрептограмин классы антибиотиков предотвращают образование пептидной связи и / или транслокацию тРНК из Сайт к Р-сайту рибосомы[13][14] что в конечном итоге приводит к вмешательству в стадию элонгации и, следовательно, к ингибированию трансляции белка.

Рекомендации

  1. ^ Лодиш, Харви (2013). Молекулярная клеточная биология (Седьмое изд.). Нью-Йорк: Worth Publ. С. 141–143. ISBN  978-1-4292-3413-9.
  2. ^ Роднина М.В. Савелсберг, А; Катунин, В.И. Винтермейер, Вт (2 января 1997 г.). «Гидролиз GTP фактором элонгации G приводит в движение тРНК по рибосоме». Природа. 385 (6611): 37–41. Дои:10.1038 / 385037a0. PMID  8985244.
  3. ^ Шефер, Массачусетс; Тастан, АО; Пацке, S; Blaha, G; Spahn, CM; Уилсон, Д. Н.; Nierhaus, KH (24 мая 2002 г.). «Взаимодействие кодон-антикодон в сайте P является предпосылкой для взаимодействия тРНК с малой субъединицей рибосомы». Журнал биологической химии. 277 (21): 19095–19105. Дои:10.1074 / jbc.M108902200. PMID  11867615.
  4. ^ Уотсон, JD (1964). «Синтез белков на рибосомах». Bulletin de la Société de Chimie Biologique. 46: 1399–1425. PMID  14270536.
  5. ^ Моазед, Д; Ноллер, Х.Ф. (9 ноября 1989 г.). «Промежуточные состояния в движении транспортной РНК в рибосоме». Природа. 342 (6246): 142–148. Дои:10.1038 / 342142a0. PMID  2682263.
  6. ^ Agirrezabala, Xabier; Лэй, Цзяньлинь; Brunelle, Julie L .; Ортис-Меоз, Родриго Ф .; Грин, Рэйчел; Франк, Иоахим (октябрь 2008 г.). «Визуализация гибридного состояния связывания тРНК, стимулированного спонтанным трещоткой рибосомы». Молекулярная клетка. 32 (2): 190–197. Дои:10.1016 / j.molcel.2008.10.001. ЧВК  2614368. PMID  18951087.
  7. ^ Бланшар, Южная Каролина; Гонсалес, Р.Л .; Ким, HD; Чу, S; Пуглиси, JD (октябрь 2004 г.). «Отбор тРНК и кинетическая корректура в переводе». Структурная и молекулярная биология природы. 11 (10): 1008–1014. Дои:10.1038 / nsmb831. PMID  15448679.
  8. ^ Laursen, B.S .; Sorensen, H.P .; Мортенсен, К. К .; Сперлинг-Петерсен, Х. У. (8 марта 2005 г.). «Инициирование синтеза белка в бактериях». Обзоры микробиологии и молекулярной биологии. 69 (1): 101–123. Дои:10.1128 / MMBR.69.1.101-123.2005. ЧВК  1082788. PMID  15755955.
  9. ^ Wilson, JE; Пестова, Т.В. Hellen, CU; Сарнов, П. (18 августа 2000 г.). «Инициирование синтеза белка с сайта А рибосомы». Клетка. 102 (4): 511–520. Дои:10.1016 / s0092-8674 (00) 00055-6. PMID  10966112.
  10. ^ Юсупов ММ; Юсупова, ГЗ; Baucom, A; Либерман, К; Эрнест, штат Теннесси; Кейт, JH; Ноллер, HF (4 мая 2001 г.). «Кристаллическая структура рибосомы при разрешении 5,5 А». Наука. 292 (5518): 883–896. Дои:10.1126 / science.1060089. PMID  11283358.
  11. ^ Чопра, Шайледжа; Читатель, Джон (25 декабря 2014 г.). «тРНК как мишени для антибиотиков». Международный журнал молекулярных наук. 16 (1): 321–349. Дои:10.3390 / ijms16010321. ЧВК  4307249. PMID  25547494.
  12. ^ Aoki, H .; Ke, L .; Poppe, S.M .; Poel, T. J .; Weaver, E. A .; Gadwood, R.C .; Thomas, R.C .; Shinabarger, D. L .; Ганоза, М. К. (1 апреля 2002 г.). «Оксазолидиноновые антибиотики нацелены на сайт P на рибосомах Escherichiacoli». Противомикробные препараты и химиотерапия. 46 (4): 1080–1085. Дои:10.1128 / AAC.46.4.1080-1085.2002. ЧВК  127084. PMID  11897593.
  13. ^ Джонстон, Николь; Мухтар, Тарик; Райт, Джерард (1 августа 2002 г.). «Антибиотики стрептограмина: механизм действия и устойчивость». Текущие цели в отношении лекарств. 3 (4): 335–344. Дои:10.2174/1389450023347678.
  14. ^ Чампни, В. Скотт; Тобер, Крейг Л. (21 августа 2000 г.). «Специфическое ингибирование образования 50S рибосомной субъединицы в клетках Staphylococcus aureus с помощью 16-членных антибиотиков макролида, линкозамида и стрептограмина B». Современная микробиология. 41 (2): 126–135. Дои:10.1007 / s002840010106.