Uzama ve Peptit Bağı Oluşumu
Uzama, translasyonun tekrarlayan bir fazıdır; bu fazda ribozom, haberci RNA'yı (mRNA) her seferinde bir kodon okuyarak büyüyen bir polipeptide amino asitler eklemektedir. Her döngü, bir aminoaçil-taşıyıcı RNA'nın (tRNA) doğru seçilmesini, bir peptit bağının oluşumunu ve ribozomun bir sonraki kodona hareketini bir araya getirmektedir.
Tanım
Uzama, kodon yönelimli aminoaçil-tRNA seçiminin, P bölgesindeki peptidil-tRNA ile A bölgesindeki aminoaçil-tRNA arasında peptit bağı oluşumunun ve ribozomu bir kodon ilerleten GTP güdümlü translokasyonun tekrarlayan ribozomal döngüsüdür.
Kapsam
Bu konu, uzama döngüsünün üç eşleşmiş olayını kapsamaktadır: uzama faktörü Tu (veya eEF1A) tarafından aminoaçil-tRNA'nın kodunun çözülmesi ve teslimi, ribozomun peptidil transferaz merkezinde peptit bağının katalizi ve uzama faktörü G (veya eEF2) tarafından yönlendirilen translokasyon. Ayrıca, hız ve doğruluğun nasıl dengelendiğini de ele almaktadır. Bu, mekanistik bir konudur, klinik bir rehberlik değildir.
Temel sorular
- Her kodon için doğru aminoaçil-tRNA nasıl seçilmektedir?
- Ribozom peptit bağı oluşumunu nasıl katalizlemektedir?
- Haberci RNA boyunca translokasyonu ne yönlendirmektedir?
- Uzama hızı ve doğruluğu nasıl dengelenmektedir?
Anahtar kavramlar
- Aminaçil (A), peptidil (P) ve çıkış (E) bölgeleri
- Uzama faktörü Tu / eEF1A
- Peptidil transferaz merkezi
- Uzama faktörü G / eEF2 ve translokasyon
- GTP hidrolizi
- Kod çözme doğruluğu ve düzeltme okuma (proofreading)
Temel kuramlar
- Ribozomal Peptidil Transferi RNA Katalizi Olarak
- Peptidil transferaz merkezi ribozomal RNA'dan oluşmaktadır; bu da ribozomun, peptit bağı oluşumunu büyük ölçüde substrat konumlandırmasıyla teşvik eden temel olarak bir ribozim olduğunu göstermektedir.
- Uyarılmış Uyum Kod Çözme ve Kinetik Düzeltme Okuma
- Kognat kodon-antikodon eşleşmesi, uzama faktörü Tu üzerindeki GTP hidrolizini hızlandıran konformasyonel değişiklikleri tetiklemektedir; hidroliz sonrası bir düzeltme okuma adımı ise yanlış tRNA'ları reddetmek için ikinci bir fırsat sunarak doğruluğu birlikte artırmaktadır.
Mekanizmalar
Her uzama döngüsünde, uzama faktörü Tu (ökaryotlarda eEF1A), bir aminoaçil-tRNA'yı GTP ile bir kompleks halinde ribozomal A bölgesine ulaştırmaktadır; doğru kodon-antikodon eşleşmesi kod çözme merkezinde algılanmakta ve GTP hidrolizini uyarmaktadır, bunun ardından bir düzeltme okuma adımı (proofreading step) yakın-kognat tRNA'ları hala reddedebilmektedir. Kabul edilen aminoaçil-tRNA, ribozomal RNA'nın büyüyen zinciri yeni amino aside aktararak bir peptit bağı oluşturduğu peptidil transferaz merkezine yerleşmektedir. Uzama faktörü G (eEF2) daha sonra GTP hidrolizini kullanarak translokasyonu yönlendirmekte, tRNA'ları ve mRNA'yı bir sonraki kodonun A bölgesine girmesi ve deasilasyonlu tRNA'nın çıkması için hareket ettirmektedir. Yapısal anlık görüntüler bu durumları görselleştirmiş, kod çözme, kataliz ve hareketin nasıl koordine edildiğini açıklığa kavuşturmuştur.
Klinik önem
Çeşitli antibiyotikler ve toksinler, örneğin aminoaçil-tRNA teslimini, peptidil transferaz reaksiyonunu veya translokasyonu bloke ederek uzama üzerinde etki göstermektedir, bu da bu fazı antimikrobiyal etkiyi ve belirli toksinleri anlamak için önemli kılmaktadır. Bu madde moleküler mekanizmaları açıklamaktadır ve bireysel tanı veya tedavi kararları için bir temel oluşturmamaktadır.
Kanıt ve kılavuzlar
Uzama mekanizması, bakteriyel ve ökaryotik ribozomların kinetik, biyokimyasal ve yüksek çözünürlüklü yapısal çalışmalarıyla desteklenmekte ve başlıca derleme literatüründe pekiştirilmektedir.
Tarihçe
1960'lı ve 1970'li yıllardaki biyokimyasal çalışmalar, uzama faktörlerini ve temel A, P ve E bölgesi çerçevesini tanımlamıştır. 1990'lı yıllardaki kinetik çalışmalar, GTP hidrolizinin kod çözme ve translokasyonu nasıl sağladığını ortaya koymuştur ve 2000'li yıllardan itibaren kristalografik ve kriyojenik elektron mikroskobu (kriyo-EM) yapıları, ribozomu ardışık uzama durumlarında yakalayarak peptidil transferaz merkezindeki RNA katalizini doğrulamıştır.
Öne çıkan isimler
- V. Ramakrishnan
- Marina Rodnina
- Wolfgang Wintermeyer
- Rachel Green
İlgili konular
Temel eserler
- schmeing-2009
- voorhees-2009
- rodnina-1997
Sıkça sorulan sorular
- Peptit bağını protein mi katalizlemektedir?
- Hayır; yapısal çalışmalar, peptidil transferaz merkezinin ribozomal RNA'dan oluştuğunu göstermektedir, bu nedenle ribozom, reaksiyona giren substratları büyük ölçüde konumlandırarak bir ribozim olarak peptit bağları oluşturmaktadır.
- Ribozomu haberci RNA boyunca hareket ettiren nedir?
- Translokasyon, uzama faktörü G (ökaryotlarda eEF2) tarafından, her döngüde ribozomu tam olarak bir kodon ilerletmek için GTP hidroliz enerjisini kullanarak yönlendirilmektedir.