Bakteriyel çeviri - Bacterial translation
Bakteriyel için bir süreçtir mesajcı RNA olduğu tercüme olarak proteinler olarak bakteri .
başlatma
Bakterilerde translasyonun başlatılması, translasyon sisteminin bileşenlerinin birleştirilmesini içerir, bunlar: iki ribozomal alt birim ( 50S ve 30S alt birimleri); çevrilecek olgun mRNA; N-formilmetionin (yeni oluşan peptitteki ilk amino asit) ile yüklü tRNA ; guanozin trifosfat (GTP), bir enerji kaynağı ve üç prokaryotik başlatma faktörleri olarak IF1 , IF2 ve IF3 , bu yardım tertibatı kompleks inisiyasyon. Mekanizmadaki değişiklikler tahmin edilebilir.
Ribozomun üç aktif bölgesi vardır: A bölgesi, P bölgesi ve E bölgesi. Bir site (P bölgesinde giren ilk aminoasil tRNA hariç) aminoasil tRNA giriş noktasıdır. P sitesi peptidil tRNA ribozom oluşturulur yerdir. Ve artık yüksüz olan tRNA'nın büyüyen peptit zincirine amino asidini verdikten sonra çıkış yeri olan E bölgesi .
Bir başlatma bölgesinin seçimi (genellikle bir AUG kodonu), 30S alt birimi ile mRNA şablonu arasındaki etkileşime bağlıdır. 30S alt birimi , AUG başlatma kodonunun yukarısındaki pürinden zengin bir bölgede ( Shine-Dalgarno dizisi ) mRNA şablonuna bağlanır . Shine-Dalgarno dizisi, 30S alt biriminin 16S rRNA bileşeni üzerindeki pirimidin açısından zengin bir bölgeyi tamamlayıcıdır. Bu dizi evrimsel olarak korunmuştur ve bugün bildiğimiz mikrobiyal dünyada önemli bir rol oynamaktadır. Başlatma kompleksinin oluşumu sırasında, bu tamamlayıcı nükleotit dizileri, mRNA'yı ribozoma, başlatma kodonu P bölgesine yerleştirilecek şekilde bağlayan çift sarmallı bir RNA yapısı oluşturmak üzere eşleşir.
Yok bölgeleri AUG başlatma kodonu arasında olanlardır kodlama iyi bilinen lae (GUG) ve Laca içinde (UUG) E. coli lac operon . İki çalışma bağımsız olarak 17 veya daha fazla AUG olmayan başlangıç kodonunun E. coli'de translasyonu başlatabileceğini göstermiştir .
Uzama
Uzama polipeptit zincirinin ilave edilmesini kapsar amino asitler için karboksil büyüyen zincirin ucunda. Büyüyen protein , büyük alt birimdeki polipeptit çıkış tünelinden ribozomdan çıkar .
Uzama, fMet-tRNA P bölgesine girdiğinde başlar ve yeni aminoasil-tRNA'nın bağlanması için A bölgesini açan bir konformasyonel değişikliğe neden olur . Bu bağlanma, küçük bir GTPaz olan uzama faktörü-Tu (EF-Tu) ile kolaylaştırılır . Uygun tRNA'nın hızlı ve doğru bir şekilde tanınması için ribozom, büyük konformasyonel değişikliklerden ( konformasyonel düzeltme okuması ) yararlanır. Şimdi P bölgesi, kodlanacak proteinin peptit zincirinin başlangıcını içerir ve A bölgesi, peptit zincirine eklenecek bir sonraki amino aside sahiptir. P bölgesindeki tRNA'ya bağlı büyüyen polipeptit, P bölgesindeki tRNA'dan ayrılır ve polipeptidin son amino asitleri ile A bölgesindeki tRNA'ya hala bağlı olan amino asit arasında bir peptit bağı oluşur . Peptit bağı oluşumu olarak bilinen bu süreç, bir ribozim ( 50S ribozomal alt birimindeki 23S ribozomal RNA ) tarafından katalize edilir . Şimdi, A bölgesi yeni oluşturulmuş peptit içerirken, P bölgesi yüksüz bir tRNA'ya (amino asit içermeyen tRNA) sahiptir. A bölgesi tRNA'sında yeni oluşan peptit, dipeptit olarak bilinir ve bütün düzeneğe, dipeptidil-tRNA adı verilir . P bölgesindeki tRNA eksi amino asidin deasile olduğu bilinmektedir . Uzamanın translokasyon adı verilen son aşamasında , deasile edilmiş tRNA (P bölgesinde) ve dipeptidil-tRNA (A bölgesinde) karşılık gelen kodonlarıyla birlikte sırasıyla E ve P bölgelerine hareket eder ve yeni bir kodon hareket eder. A sitesine girin. Bu süreç, uzama faktörü G (EF-G) tarafından katalize edilir . E bölgesindeki deasile edilmiş tRNA, bir sonraki A bölgesi işgali sırasında yine EF-Tu tarafından kolaylaştırılan bir aminoasil-tRNA tarafından ribozomdan salınır.
Ribozom, mRNA (UAA, UGA veya UAG) üzerinde bir durdurma kodonuna ulaşana kadar, A bölgesine daha fazla aminoasil-tRNA bağlandıkça, ribozom mRNA üzerindeki kalan kodonları çevirmeye devam eder.
Çeviri makinesi, DNA replikasyonunu katalize eden enzim sistemlerine kıyasla nispeten yavaş çalışır. Bakterilerdeki proteinler saniyede sadece 18 amino asit kalıntısı oranında sentezlenirken, bakteri replizomları DNA'yı saniyede 1000 nükleotit oranında sentezler. Hızdaki bu fark, kısmen, nükleik asitler yapmak için dört tip nükleotidin polimerize edilmesi ile protein yapmak için 20 tip amino asidin polimerleştirilmesi arasındaki farkı yansıtır. Yanlış aminoasil-tRNA moleküllerini test etmek ve reddetmek zaman alır ve protein sentezini yavaşlatır. Bakterilerde, translasyon başlangıcı, bir mRNA'nın 5' ucu sentezlenir sentezlenmez gerçekleşir ve translasyon ve transkripsiyon birleştirilir. Ökaryotlarda bu mümkün değildir çünkü transkripsiyon ve translasyon hücrenin ayrı bölümlerinde (çekirdek ve sitoplazma) gerçekleştirilir.
Sonlandırma
Sonlandırma, üç sonlandırma kodonundan biri A bölgesine girdiğinde meydana gelir . Bu kodonlar herhangi bir tRNA tarafından tanınmaz. Bunun yerine, RF1 (UAA ve UAG durdurma kodonlarını tanıyan) veya RF2 (UAA ve UGA durdurma kodonlarını tanıyan) gibi salınım faktörleri adı verilen proteinler tarafından tanınırlar. Bu faktörler tetikleyen hidroliz ve ester peptidil-tRNA bağı ve ribozomdan yeni sentezlenmiş proteinin salgılanmasını. Üçüncü bir serbest bırakma faktörü RF-3, sonlandırma işleminin sonunda RF-1 ve RF-2'nin serbest bırakılmasını katalize eder.
geri dönüşüm
Sonlandırma aşamasının sonunda oluşan sonlandırma kompleksi, A bölgesinde sonlandırma kodonu olan mRNA, P bölgesinde yüksüz bir tRNA ve bozulmamış 70S ribozomundan oluşur. Ribozom geri dönüşüm adımı, sonlandırma sonrası ribozomal kompleksin sökülmesinden sorumludur. Yeni oluşan protein sonlandırmada serbest bırakıldığında, Ribozom Geri Dönüşüm Faktörü ve Uzama Faktörü G (EF-G), mRNA ve tRNA'ları ribozomlardan salma ve 70S ribozomunu 30S ve 50S alt birimlerine ayırma işlevi görür. IF3 daha sonra mRNA'yı serbest bırakan deasile edilmiş tRNA'nın yerini alır. Tüm çeviri bileşenleri artık ek çeviri turları için ücretsizdir.
tRNA'ya bağlı olarak IF1 – IF3 de geri dönüşüm gerçekleştirebilir.
polisomlar
Çeviri, aynı anda birden fazla ribozom tarafından gerçekleştirilir. Nispeten büyük boyuttaki ribozomlar nedeniyle, sadece 35 nükleotidlik mRNA üzerindeki bölgelere bağlanabilirler. Bir mRNA ve birkaç ribozomdan oluşan komplekse polisom veya poliribozom denir .
Tercüme Yönetmeliği
Bakteri hücrelerinin besinleri tükendiğinde, durağan faza girerler ve protein sentezini aşağı regüle ederler . Birkaç süreç bu geçişe aracılık eder. Örneğin, E. coli'de 70S ribozomları, küçük bir 6.5 kDa proteini olan ribozom modülasyon faktörü RMF ile bağlanma üzerine 90S dimerleri oluşturur . Bu ara ribozom dimerleri daha sonra , dimerizasyon ara yüzünün katılan iki ribozomun iki 30S alt birimi tarafından yapıldığı olgun bir 100S ribozomal partikülü oluşturmak için bir hazırda bekletme geliştirme faktörü (10.8 kDa protein, HPF) molekülünü bağlayabilir . Ribozom dimerleri bir hazırda bekletme durumunu temsil eder ve çevirisel olarak etkin değildir. E. coli hücreleri durağan faza girdiğinde ribozomlara bağlanabilen üçüncü bir protein YfiA'dır (önceden RaiA olarak bilinir). HPF ve YfiA yapısal olarak benzerdir ve her iki protein de ribozomun katalitik A ve P bölgelerine bağlanabilir. RMF, habercinin 16S rRNA ile etkileşimini önleyerek ribozomun mRNA'ya bağlanmasını bloke eder. Ribozomlara bağlandığında, E. coli YfiA'nın C-terminali kuyruğu, RMF'nin bağlanmasına müdahale eder, böylece dimerizasyonu önler ve translasyonel olarak aktif olmayan monomerik 70S ribozomlarının oluşumuna yol açar.
Ribozom dimerizasyonuna ek olarak, iki ribozomal alt birimin birleşmesi RsfS (eski adıyla RsfA veya YbeB) tarafından bloke edilebilir . RsfS, büyük ribozomal alt birimin bir proteini olan L14'e bağlanır ve böylece küçük alt birimin birleşmesini bloke ederek işlevsel bir 70S ribozomu oluşturur, translasyonu tamamen yavaşlatır veya bloke eder. RsfS proteinler hemen hemen tüm öbakteriler (ancak bulunan arke ) ve homologları mevcut olan mitokondri ve kloroplast (bunlar adlandırılır C7orf30 ve iojap sırasıyla). Bununla birlikte, RsfS'nin ekspresyonunun veya aktivitesinin nasıl düzenlendiği henüz bilinmemektedir.
Başka bir ribozom ayrışma faktörü Escherichia coli olduğu HflX , fonksiyonu bilinmeyen, daha önce bir GTPaz. Zhang et al. (2015), HflX'in, mRNA ile ilişkili ribozomların yanı sıra boş olanları ayırabilen, ısı şokunun neden olduğu bir ribozom bölme faktörü olduğunu gösterdi. HflX'in N-terminal efektör alanı, peptidil transferaz merkezine, sınıf I salınım faktörlerininkine çarpıcı bir şekilde benzer bir şekilde bağlanır ve merkezi alt birimler arası köprülerde dramatik konformasyonel değişikliklere neden olur, böylece alt birim ayrışmasını destekler. Buna göre, HflX kaybı, ısı şoku ve muhtemelen diğer stres koşulları üzerine durmuş ribozomlarda bir artışa neden olur.
Antibiyotiklerin etkisi
Birkaç antibiyotik , bakterideki translasyon sürecini hedefleyerek etkilerini gösterir. Konağı etkilemeden bakterilerde protein sentezini seçici olarak inhibe etmek için prokaryotik ve ökaryotik translasyon mekanizmaları arasındaki farklardan yararlanırlar .