خاتمه ترجمه و عوامل رهاکننده

خاتمه ترجمه، مرحله نهایی سنتز پروتئین است که در آن ریبوزوم یک کدون توقف را شناسایی می‌کند، پلی‌پپتید کامل‌شده را آزاد می‌سازد و برای جدا شدن آماده می‌شود. عوامل رهاکننده پروتئین‌هایی هستند که کدون‌های توقف را می‌خوانند و هیدرولیز زنجیره کامل‌شده را از آخرین RNA ناقل تحریک می‌کنند.

Definition

خاتمه ترجمه، شناسایی کدون توقف در جایگاه A ریبوزومی با واسطه عامل رهاکننده است که به دنبال آن هیدرولیز پیوند متصل‌کننده پلی‌پپتید کامل‌شده به RNA ناقل جایگاه P رخ می‌دهد و سنتز را پایان می‌دهد.

Scope

این موضوع به چگونگی شناسایی کدون‌های توقف توسط عوامل رهاکننده کلاس I، چگونگی آزاد شدن پلی‌پپتید کامل‌شده از طریق هیدرولیز در مرکز پپتیدیل ترانسفراز، نقش عوامل رهاکننده GTPase کلاس II، و چگونگی تقسیم و بازیافت متعاقب ریبوزوم می‌پردازد. این یک موضوع مکانیکی است، نه راهنمای بالینی.

Core questions

• کدون‌های توقف چگونه بدون RNA ناقل شناسایی می‌شوند؟
• پلی‌پپتید کامل‌شده چگونه از ریبوزوم آزاد می‌شود؟
• چه چیزی عوامل رهاکننده کلاس I و کلاس II را متمایز می‌کند؟
• ریبوزوم پس از خاتمه چگونه بازیافت می‌شود؟

Key concepts

• کدون‌های توقف (UAA, UAG, UGA)
• عوامل رهاکننده کلاس I (eRF1؛ RF1/RF2 باکتریایی)
• عوامل رهاکننده GTPase کلاس II (eRF3؛ RF3 باکتریایی)
• هیدرولیز پپتیدیل-tRNA
• بازیافت ریبوزوم
• خوانش (Readthrough) و سرکوب بی‌معنی (nonsense suppression)

Key theories

رمزگشایی کدون‌های توقف توسط پروتئین

کدون‌های توقف نه توسط RNAهای ناقل، بلکه توسط پروتئین‌های عامل رهاکننده کلاس I خوانده می‌شوند، که کدون را در مرکز رمزگشایی شناسایی کرده و هیدرولیز پیوند پپتیدیل-tRNA را برای آزاد کردن پروتئین ترویج می‌کنند.

Mechanisms

هنگامی که یک کدون توقف وارد جایگاه A ریبوزومی می‌شود، یک عامل رهاکننده کلاس I (eRF1 در یوکاریوت‌ها، RF1 یا RF2 در باکتری‌ها) آن را مستقیماً از طریق تماس‌های پروتئین-کدون شناسایی می‌کند و به مرکز پپتیدیل ترانسفراز می‌رسد، جایی که هیدرولیز پیوند استری متصل‌کننده پلی‌پپتید کامل‌شده به RNA ناقل جایگاه P را ترویج می‌کند و پروتئین را آزاد می‌سازد. یک عامل رهاکننده GTPase کلاس II (eRF3، یا RF3 باکتریایی) هیدرولیز GTP را به این فرآیند متصل می‌کند و به هماهنگی گردش عوامل کمک می‌کند. پس از رهاسازی، عوامل بازیافت ریبوزوم و عوامل مرتبط با آغاز، ریبوزوم را به زیرواحدها تقسیم می‌کنند و tRNA و mRNA باقیمانده را پاک می‌کنند و اجزا را برای دورهای جدید آغاز بازسازی می‌کنند. ساختار بلوری eRF1 نشان داد که چگونه یک پروتئین می‌تواند هم کدون‌های توقف را شناسایی کند و هم هیدرولیز را تحریک کند.

Clinical relevance

کدون‌های توقف زودرس ناشی از جهش‌های بی‌معنی (nonsense mutations) با کوتاه کردن پروتئین‌ها، بسیاری از بیماری‌های ژنتیکی را ایجاد می‌کنند، و کارایی خاتمه در مقابل خوانش (readthrough) از نظر بیولوژیکی و فارماکولوژیکی مرتبط است، که این مرحله را به مکانیسم‌های بیماری متصل می‌کند. این مدخل فرآیندهای مولکولی را توصیف می‌کند و مبنایی برای تصمیمات تشخیصی یا درمانی فردی نیست.

Evidence & guidelines

مکانیسم خاتمه با مطالعات بیوشیمیایی، ژنتیکی و ساختاری عوامل رهاکننده باکتریایی و یوکاریوتی تثبیت شده است که در ادبیات مروری اصلی و کتاب‌های درسی استاندارد جمع‌آوری شده است.

History

عوامل رهاکننده باکتریایی در دهه 1960 به صورت بیوشیمیایی شناسایی شدند و عوامل کلاس I خواننده کدون را از عامل GTPase کلاس II متمایز کردند. ساختار بلوری eRF1 انسانی در سال 2000 چگونگی رمزگشایی هر سه کدون توقف توسط یک پروتئین و ارتباط شناسایی با رهاسازی پپتید را روشن کرد، و کارهای ساختاری و بیوشیمیایی بعدی بازیافت ریبوزوم را تعریف کردند.

Key figures

• David Barford
• Haiwei Song
• Thomas Dever
• Rachel Green

Seminal works

• song-2000
• dever-2012

Frequently asked questions

چرا RNA ناقل برای کدون‌های توقف وجود ندارد؟

کدون‌های توقف به جای آن توسط پروتئین‌های عامل رهاکننده شناسایی می‌شوند؛ این عوامل کدون را می‌خوانند و به جای افزودن یک اسید آمینه دیگر، رهاسازی پروتئین کامل‌شده را تحریک می‌کنند.

پس از آزاد شدن پروتئین، چه اتفاقی برای ریبوزوم می‌افتد؟

پس از رهاسازی، ریبوزوم بازیافت می‌شود: عوامل اختصاصی آن را به دو زیرواحد تقسیم می‌کنند و RNA ناقل و RNA پیام‌رسان باقیمانده را پاک می‌کنند تا اجزا برای دور جدیدی از ترجمه مجدداً استفاده شوند.