Терминация трансляции и факторы высвобождения

Терминация трансляции — это заключительная фаза синтеза белка, в которой рибосома распознает стоп-кодон, высвобождает завершенный полипептид и готовится к диссоциации. Факторы высвобождения — это белки, которые считывают стоп-кодоны и запускают гидролиз законченной цепи от последней транспортной РНК.

Definition

Терминация трансляции — это опосредованное факторами высвобождения распознавание стоп-кодона в А-участке рибосомы с последующим гидролизом связи, соединяющей завершенный полипептид с транспортной РНК P-участка, что завершает синтез.

Scope

Эта тема охватывает, как стоп-кодоны распознаются факторами высвобождения класса I, как завершенный полипептид высвобождается путем гидролиза в пептидил-трансферазном центре, роль ГТФазных факторов высвобождения класса II, и как рибосома впоследствии разделяется и рециклируется. Это механистическая тема, а не клиническое руководство.

Core questions

• Как стоп-кодоны распознаются без транспортной РНК?
• Как завершенный полипептид высвобождается из рибосомы?
• Что отличает факторы высвобождения класса I от класса II?
• Как рибосома рециклируется после терминации?

Key concepts

• Стоп-кодоны (UAA, UAG, UGA)
• Факторы высвобождения класса I (eRF1; бактериальные RF1/RF2)
• ГТФазные факторы высвобождения класса II (eRF3; бактериальные RF3)
• Гидролиз пептидил-тРНК
• Рециклирование рибосом
• Прочтение и нонсенс-супрессия

Key theories

Белковое декодирование стоп-кодонов

Стоп-кодоны считываются не транспортными РНК, а белками факторов высвобождения класса I, которые распознают кодон в декодирующем центре и способствуют гидролизу пептидил-тРНК-связи для высвобождения белка.

Mechanisms

Когда стоп-кодон попадает в А-участок рибосомы, фактор высвобождения класса I (eRF1 у эукариот, RF1 или RF2 у бактерий) распознает его непосредственно через белок-кодоновые контакты и проникает в пептидил-трансферазный центр, где способствует гидролизу сложноэфирной связи, соединяющей завершенный полипептид с транспортной РНК P-участка, высвобождая белок. ГТФазный фактор высвобождения класса II (eRF3 или бактериальный RF3) связывает гидролиз ГТФ с этим процессом и помогает координировать обновление факторов. После высвобождения факторы рециклирования рибосом и факторы, связанные с инициацией, разделяют рибосому на субъединицы и удаляют оставшиеся тРНК и мРНК, регенерируя компоненты для новых раундов инициации. Кристаллическая структура eRF1 показала, как один белок может как распознавать стоп-кодоны, так и запускать гидролиз.

Clinical relevance

Преждевременные стоп-кодоны, возникающие в результате нонсенс-мутаций, вызывают многие генетические заболевания путем укорочения белков, а эффективность терминации по сравнению с прочтением имеет биологическое и фармакологическое значение, что связывает этот этап с механизмами заболеваний. Эта запись описывает молекулярные процессы и не является основой для индивидуальных диагностических или лечебных решений.

Evidence & guidelines

Механизм терминации установлен биохимическими, генетическими и структурными исследованиями бактериальных и эукариотических факторов высвобождения, обобщенными в основной обзорной литературе и стандартных учебниках.

History

Бактериальные факторы высвобождения были идентифицированы биохимически в 1960-х годах, что позволило различить факторы класса I, считывающие кодоны, и ГТФазный фактор класса II. Кристаллическая структура человеческого eRF1 2000 года прояснила, как белок декодирует все три стоп-кодона и связывает распознавание с высвобождением пептида, а последующие структурные и биохимические работы определили рециклирование рибосом.

Key figures

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

Seminal works

• song-2000
• dever-2012

Frequently asked questions

Почему нет транспортной РНК для стоп-кодонов?

Стоп-кодоны вместо этого распознаются белками факторов высвобождения; эти факторы считывают кодон и запускают высвобождение готового белка, а не добавление еще одной аминокислоты.

Что происходит с рибосомой после высвобождения белка?

После высвобождения рибосома рециклируется: специализированные факторы разделяют ее на две субъединицы и удаляют оставшиеся транспортную РНК и матричную РНК, чтобы компоненты могли быть повторно использованы для нового раунда трансляции.