Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Эукариотный перевод является биологическим процессом , с помощью которого РНК является переводится в белки в эукариоте . Он состоит из четырех фаз: инициирования, удлинения, завершения и повторного использования.

Инициирование [ править ]

Процесс инициации трансляции у эукариот.

Запуск в зависимости от ограничения [ править ]

некоторые из белковых комплексов, участвующих в инициации

Инициация трансляции обычно включает взаимодействие определенных ключевых белков, факторов инициации , со специальной меткой, связанной с 5'-концом молекулы мРНК, 5'-кэпом , а также с 5'-UTR . Эти белки связывают небольшую (40S) субъединицу рибосомы и удерживают мРНК на месте. eIF3 связан с 40S рибосомной субъединицей и играет роль в предотвращении преждевременного связывания большой ( 60S ) рибосомной субъединицы. eIF3 также взаимодействует с комплексом eIF4F , который состоит из трех других факторов инициации: eIF4A , eIF4E и eIF4G . eIF4Gпредставляет собой каркасный белок, который напрямую связывается как с eIF3, так и с двумя другими компонентами. eIF4E представляет собой белок, связывающий кэп. Связывание кэпа с помощью eIF4E часто считают лимитирующей стадией кэп-зависимой инициации, а концентрация eIF4E является регуляторным звеном контроля трансляции. Некоторые вирусы расщепляют часть eIF4G, которая связывает eIF4E, тем самым предотвращая зависящую от кэпа трансляцию, которая захватывает аппарат хозяина в пользу вирусных (независимых от кэп) сообщений. eIF4A представляет собой АТФ-зависимую РНК-геликазу, которая помогает рибосомам, разрешая определенные вторичные структуры, сформированные вдоль транскрипта мРНК. [1] поли (А) -связывающий белок (РАВР) также ассоциируется с eIF4Fкомплекс через eIF4G и связывает поли-А-хвост большинства молекул мРНК эукариот. Этот белок играет роль в циркуляризации мРНК во время трансляции. [2] [3] Этот преинициативный комплекс 43S (43S PIC) в сопровождении белковых факторов движется по цепи мРНК к ее 3'-концу в процессе, известном как «сканирование», чтобы достичь стартового кодона (обычно AUG). В эукариот и архебактерий , то аминокислота кодируется стартовым кодоном является метионин . Заряженная Met инициатор тРНК (Met-тРНК i Met ) доставляется в Р-сайт малой субъединицы рибосомы посредствомфактор инициации эукариот 2 (eIF2) . Он гидролизует GTP и сигнализирует о диссоциации нескольких факторов малой субъединицы рибосомы, что в конечном итоге приводит к ассоциации большой субъединицы (или субъединицы 60S ). Затем полная рибосома ( 80S ) начинает удлинение трансляции. Регуляция синтеза белка частично зависит от фосфорилирования eIF2 (через α-субъединицу), который является частью тройного комплекса eIF2-GTP-Met-тРНК i Met (eIF2-TC). Когда большое количество eIF2 фосфорилируется, синтез белка подавляется. Это происходит при аминокислотном голодании или после вирусной инфекции. Однако небольшая часть этого фактора инициации фосфорилируется естественным образом. Другой регулятор4EBP , который связывается с фактором инициации eIF4E и ингибирует его взаимодействия с eIF4G , тем самым предотвращая кэп-зависимую инициацию. Чтобы противостоять эффектам 4EBP, факторы роста фосфорилируют 4EBP, уменьшая его сродство к eIF4E и обеспечивая синтез белка. [4]В то время как синтез белка во всем мире регулируется путем модуляции экспрессии ключевых факторов инициации, а также количества рибосом, отдельные мРНК могут иметь разные скорости трансляции из-за присутствия элементов регуляторной последовательности. Было показано, что это важно в различных условиях, включая мейоз дрожжей и реакцию этилена у растений. Кроме того, недавние работы на дрожжах и людях предполагают, что эволюционная дивергенция цис-регуляторных последовательностей может влиять на регуляцию трансляции. [5] Кроме того, РНК- геликазы, такие как DHX29 и Ded1 / DDX3, могут участвовать в процессе инициации трансляции, особенно для мРНК со структурированными 5'UTR. [6]

Инициирование, не зависящее от ограничения [ править ]

Наиболее изученный пример инициации кэп-независимой трансляции у эукариот использует внутренний сайт входа в рибосомы (IRES). В отличие от кэп-зависимой трансляции, кэп-независимая трансляция не требует 5 'кэпа для инициации сканирования от 5' конца мРНК до стартового кодона. Рибосома может локализоваться в стартовом сайте за счет прямого связывания, факторов инициации и / или ITAF (транс-действующих факторов IRES), минуя необходимость сканирования всей 5 'UTR . Этот метод трансляции важен в условиях, когда требуется трансляция определенных мРНК во время клеточного стресса, когда общая трансляция снижается. Примеры включают факторы, реагирующие на апоптоз и реакции, вызванные стрессом. [7]

Удлинение [ править ]

Стадии элонгации и нацеливания на мембрану эукариотической трансляции. Рибосома зеленая и желтая, тРНК темно-синего цвета, а другие задействованные белки светло-голубые.

Удлинение зависит от факторов удлинения эукариот . В конце стадии инициации мРНК позиционируется так, чтобы следующий кодон мог транслироваться во время стадии элонгации синтеза белка. Инициаторная тРНК занимает сайт Р в рибосоме., и сайт A готов принять аминоацил-тРНК. Во время удлинения цепи каждая дополнительная аминокислота добавляется к растущей полипептидной цепи в трехступенчатом микроцикле. Шаги в этом микроцикле: (1) позиционирование правильной аминоацил-тРНК в N-сайте рибосомы, которая переносится в этот сайт с помощью eIF2, (2) формирование пептидной связи и (3) смещение мРНК на один кодон относительно к рибосоме. В отличие от бактерий, у которых инициация трансляции происходит, как только синтезируется 5'-конец мРНК, у эукариот такая тесная связь между транскрипцией и трансляцией невозможна, поскольку транскрипция и трансляция осуществляются в отдельных компартментах клетки ( ядре и трансляции). цитоплазма ). Предшественники эукариотической мРНК должны обрабатываться вядра (например, кэппинг, полиаденилирование , сплайсинг) до того, как они будут экспортированы в цитоплазму для трансляции. На трансляцию также может влиять рибосомная пауза , которая может запускать эндонуклеолитическую атаку тРНК, процесс, называемый непрекращающимся распадом мРНК. Рибосомная пауза также способствует ко-трансляционному сворачиванию растущего полипептида на рибосоме и задерживает трансляцию белка, пока он кодирует тРНК. Это может вызвать сдвиг рамки рибосом. [8]

Прекращение действия [ править ]

Прекращение удлинения зависит от факторов высвобождения эукариот . Этот процесс аналогичен процессу терминации бактрия , но в отличие от терминации бактрия, существует универсальный фактор высвобождения , eRF1, который распознает все три стоп-кодона. По окончании рибосома разбирается, и завершенный полипептид высвобождается. eRF3 - это рибосомозависимая GTPase, которая помогает eRF1 высвобождать завершенный полипептид. Геном человека кодирует несколько генов, стоп-кодон мРНК которых является неожиданно неплотным: в этих генах прекращение трансляции неэффективно из-за особых оснований РНК, расположенных поблизости от стоп-кодона. Утечка терминации в этих генах приводит к считыванию трансляциидо 10% стоп-кодонов этих генов. Некоторые из этих генов кодируют функциональные белковые домены в их сквозном расширении, так что могут возникать новые изоформы белков . Этот процесс получил название «функциональное чтение перевода». [9]

См. Также [ править ]

  • 40S
  • 60S
  • 80-е годы
  • Фактор инициации эукариот
  • Факторы удлинения эукариот
  • Факторы высвобождения эукариот

Ссылки [ править ]

  1. ^ Hellen CU, Сарнов P (июль 2001). «Внутренние сайты входа в рибосомы в молекулах мРНК эукариот» . Гены и развитие . 15 (13): 1593–612. DOI : 10,1101 / gad.891101 . PMID  11445534 .
  2. ^ Malys N, McCarthy JE (март 2011). «Инициирование перевода: можно ожидать вариаций в механизме». Клеточные и молекулярные науки о жизни . 68 (6): 991–1003. DOI : 10.1007 / s00018-010-0588-z . PMID 21076851 . 
  3. ↑ Wells SE, Hillner PE, Vale RD, Sachs AB (июль 1998 г.). «Циркуляризация мРНК факторами инициации трансляции эукариот». Молекулярная клетка . 2 (1): 135–40. DOI : 10.1016 / S1097-2765 (00) 80122-7 . PMID 9702200 . 
  4. ^ Альбертс; и другие. (2017). Молекулярная биология клетки (6-е изд.). Наука о гирляндах. С. 1107–1112.
  5. ^ Cenik С, Cenik Е.С., Byeon GW, Груберт F, Candille С.И., Спейсек Д, Alsallakh В, Тилгнер Н, Арайа CL, Тан Н, Риччи Е, Снайдер МП (ноябрь 2015). «Интегративный анализ уровней РНК, трансляции и белка выявляет различные регуляторные вариации у людей» . Геномные исследования . 25 (11): 1610–21. DOI : 10.1101 / gr.193342.115 . PMC 4617958 . PMID 26297486 .  
  6. ^ Писарева В.П., Писарев А.В., Комар А.А., Hellen CU, Пестова Т.В. (декабрь 2008 г.). «Инициирование трансляции мРНК млекопитающих со структурированными 5'UTR требует DExH-бокса белка DHX29» . Cell . 135 (7): 1237–50. DOI : 10.1016 / j.cell.2008.10.037 . PMC 2948571 . PMID 19109895 .  
  7. ^ Лопеса-Lastra M, Rivas A, Barria MI (2005). «Синтез белка в эукариотах: растущая биологическая значимость кэп-независимой инициации трансляции» . Биологические исследования . 38 (2–3): 121–46. DOI : 10.4067 / s0716-97602005000200003 . PMID 16238092 . 
  8. ^ Бучан JR, Stansfield I (сентябрь 2007). «Остановка линии по производству клеток: ответы на паузу в рибосомах во время трансляции» . Биология клетки . 99 (9): 475–87. DOI : 10.1042 / BC20070037 . PMID 17696878 . 
  9. ^ Schueren F, Томс S (август 2016). "Функциональное трансляционное чтение: перспектива системной биологии" . PLOS Genetics . 12 (8): e1006196. DOI : 10.1371 / JOURNAL.PGEN.1006196 . PMC 4973966 . PMID 27490485 .  

Внешние ссылки [ править ]

  • Анимация на wku.edu
  • Анимации на nobelprize.org