打开APP
userphoto
未登录

开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服

开通VIP
蛋白质翻译的起始阶段(二)

在识别起始密码的过程中,eIF1和eIF1A具有重要作用。eIF1占据了P位点(肽酰位点)的一部分,它带有一个保守的环,可以伸入mRNA通道,探测密码子的配对情况。

eIF1A则占据了A位点(氨酰位点)的一部分,它的结合使rRNA解码位点的碱基处于一种开放构象(open conformation),减弱了mRNA与rRNA之间的相互作用,从而促进了mRNA的扫描。

核糖体起始复合物的结构。Nat Rev Mol Cell Biol. 2010 Feb; 11(2): 113–127.

当扫描到AUG后,正确的配对引起暂停,并导致一系列构象变化,形成封闭构象(closed conformation)。然后eIF1从复合物中释放,起始tRNA才能正常占据P位点。

核糖体识别起始密码子。Trends Biochem Sci. 2019 Dec;44(12):1009-1021.

eIF1的释放还导致eIF2-GTPase活性位点释放磷酸。在最初的三元复合物中,GTP与GDP处于平衡状态,磷酸的释放使GTP完全水解,导致eIF2-GDP离开复合物。

核糖体的开放和封闭构象。Cell. 2009 Feb 20; 136(4): 731–745.

eIF2离开后,新暴露的40 S亚基和eIF1A会募集eIF5B和60 S大亚基。当80 S复合物形成后,再释放出eIF1A、eIF3、eIF5和eIF5B。此时没有eIF1A阻止tRNA进入A位点,翻译才能进入延伸阶段。

真核生物翻译起始过程。Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2017 Mar 19; 372(1716): 20160186.

以上是真核生物翻译起始的经典模式。正常情况下,大多数mRNA的翻译起始都采用这种模式。

作为多数翻译过程的第一步,当然有多种调节机制。在氧化应激、氨基酸限制、内质网应激等条件下,经典模式会受到一些通路的抑制,最常见的就是对eIF2和eIF4E的抑制。

经典翻译起始机制的调控。EMBO Rep. 2018 Oct; 19(10): e45947.

除经典模式外,翻译起始还有多种方式。例如,同样是帽依赖的起始,还有一种不依赖eIF4E的起始方式,由帽结合复合物(CBC)介导帽子的结合与扫描。这种模式与mRNA的寿命调控有关,可能参与无义介导的mRNA衰变(NMD)。

CBC依赖的翻译与eIF4E依赖的翻译。BMB Rep. 2017 Apr; 50(4): 186–193.

类似的还有eIF3d介导的起始,由eIF3d进行帽识别,以指导翻译起始,从而代替eIF4E。

非帽依赖的翻译起始也有多种。内部核糖体进入位点(IRES),是在病毒mRNA中首先发现的一种顺式元件,可以借助IRES 反式作用因子(ITAF),将核糖体募集到病毒mRNA中的特定起始密码子,从而允许非帽依赖的翻译起始。

一些病毒利用IRES劫持宿主翻译机制,关闭帽依赖性翻译,同时保持病毒蛋白翻译。但IRES介导的翻译并不仅限于病毒。已经证明IRES元件在辐射、缺氧、血管生成、凋亡和营养物质剥夺等条件下具有活性。

哺乳动物中具有IRES的mRNA。themedicalbiochemistrypage

所以IRES介导的翻译起始可能代表了一种调节机制,该机制使细胞能够响应并应对各种短暂的应激相关情况。某些mRNA中的IRES元素可能对维持正常的生理过程很重要,但也参与多种病理过程。

在多发性骨髓瘤中,原癌基因c-Myc的IRES结构中有一个C> T突变,可以导致IRES活性显著增加。这种突变可以促进ITAF的结合,从而增加了c-Myc蛋白的合成。

另一种非帽依赖的起始模式是m6A介导的翻译起始,我们在mRNA的加工修饰中提到过。mRNA 5'UTR中的N(6)-甲基腺苷(m6A)可以直接结合eIF3多蛋白复合物,直接募集43S复合物而无需经过eIF4E介导的帽扫描过程。这种方式也常与应激有关。

已知的各种翻译起始机制。Life Sci. 2018 Nov 1; 212: 138–144.

特殊的翻译起始机制还有多种,如渗漏扫描(leaky scanning)、翻译重启(Translation re‐initiation)、核糖体分流(Ribosome shunting)等。生物学是迅速发展的学科,随着研究的深入,还会不断有新的发现、新的认识。

例如已经在真核细胞中发现了多顺反子mRNA。哺乳动物中的线粒体基因组和粘液霉菌(Dictyostelium discoideum)都有多顺反子mRNA,主要加工成单、双和三顺反子转录物。一些病毒也可以编码多顺反子RNA。

参考文献:

1. Hernández G, et al. Conservation and Variability of the AUG Initiation Codon Context in Eukaryotes. Trends Biochem Sci. 2019 Dec;44(12):1009-1021.

2. Aylett CH, et al. Eukaryotic aspects of translation initiation brought into focus. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2017 Mar 19; 372(1716): 20160186.

3. Carissa C. James, et al. Alternative mechanisms of translation initiation: an emerging dynamic regulator of the proteome in health and disease. Life Sci. 2018 Nov 1; 212: 138–144.

4. Jackson RJ, et al. The mechanism of eukaryotic translation initiation and principles of its regulation. Nat Rev Mol Cell Biol. 2010 Feb; 11(2): 113–127.

5. Nahum Sonenberg, et al. Regulation of Translation Initiation in Eukaryotes: Mechanisms and Biological Targets. Cell. 2009 Feb 20; 136(4): 731–745.

6. Ashwin Sriram, et al. Translation acrobatics: how cancer cells exploit alternate modes of translational initiation. EMBO Rep. 2018 Oct; 19(10): e45947.

Incheol Ryu, et al. Translation initiation mediated by nuclear cap-binding protein complex. BMB Rep. 2017 Apr; 50(4): 186–193.

本站仅提供存储服务,所有内容均由用户发布,如发现有害或侵权内容,请点击举报
打开APP,阅读全文并永久保存 查看更多类似文章
猜你喜欢
类似文章
深度丨RNA m6A修饰直接调控肿瘤发生吗?这篇Nature有话说
干货 | 细胞信号通路图解之翻译控制通路
miRNA的作用机制-Cell 译文-搜狐博客!!!
Nat Rev Cancer|肿瘤进展过程中mRNA翻译的可塑性和抗药性
哺乳动物翻译起始因子可以在体内替代其酵母同系物
Nature Plants | 新发现!植物中一个新的eIF4E 结合蛋白,揭示非典型翻译起始复合物...
更多类似文章 >>
生活服务
热点新闻
分享 收藏 导长图 关注 下载文章
绑定账号成功
后续可登录账号畅享VIP特权!
如果VIP功能使用有故障,
可点击这里联系客服!

联系客服