원핵생물 대형 리보솜 서브유닛

Prokaryotic large ribosomal subunit
Haloarcula marismortui의 50S Subunit의 원자 구조.단백질은 파란색으로 표시되고 두 개의 RNA 가닥은 주황색과 [1]노란색으로 표시됩니다.서브유닛 중앙의 작은 녹색 패치가 활성 부위입니다.
리보솜의 50S 대형 서브유닛의 원자구조로, 30S 소형 리보솜 서브유닛과 마주보고 있다.단백질은 파란색으로, RNA는 황토색으로 색칠된다.활성 부위인 아데닌 2486은 빨간색으로 강조 표시됩니다.PDB에서 생성된 이미지: PyMol을 사용하여 3CC2

50S는 원핵생물, 즉 박테리아와 고세균의 70S 리보솜 중 더 큰 서브 유닛이다.마크로라이드, 클로람페니콜, 클린다마이신, 플레오로무틸린과 같은 항생제의 억제 부위이다.5S 리보솜 RNA 및 23S 리보솜 RNA를 포함한다.

같은 침강 속도에도 불구하고 박테리아와 고고학적 리보솜은 상당히 다를 수 있다.

구조.

진핵세포의 60S 리보솜 서브유닛과 대략 동등한 50S는 원핵세포의 70S 리보솜 서브유닛 중 더 큰 서브유닛이다.50S 서브유닛은 주로 단백질로 구성되지만 리보솜 RNA(RNA)로 알려진 단일가닥 RNA를 포함합니다. rRNA는 구조를 유지하고 리보솜의 촉매 기능을 수행하기 위해 2차 및 3차 구조를 형성합니다.

X선 결정학에서는 Haloarcula marismortui(archaeon)의 50S 구조를 2.4O 분해능으로[1], Deinoccus radiodurans(박테륨)의 50S 구조를 3.3O로 결정할 수 있는 전자 밀도 맵을 얻었다.[2] 대형 리보솜 서브유닛(50S)은 소형 리보솜 서브유닛(30S)보다 약 2배 크다.2000년 Thomas Steitz의 연구소와 Peter Moore의 연구실에서 Nenad Ban과 동료들에 의해 결정된 Hm 50S 모델은 23S rRNA의 2923 뉴클레오티드 중 2711개, 5S rRNA의 122개 뉴클레오티드 모두 및 31개 [1]단백질의 구조를 포함한다.

리보솜 RNA

23S의 2차 구조는 6개의 큰 도메인으로 나뉘며, 이 도메인 V는 펩티딜전달효소 활성에서 가장 중요하다.각 도메인은 정상적인 2차 구조(예: 베이스 트리플, 테트라루프, 크로스 스트랜드 푸린 스택)를 포함하며, 3차 구조에서도 매우 대칭적이다. 단백질은 나선 사이에 개입한다.3차 구조 수준에서, 큰 서브유닛 rRNA는 단일 거대 도메인인 반면, 작은 서브유닛은 3개의 구조 도메인을 포함한다.이러한 차이는 기능에 필요한 대형 서브유닛의 유연성이 떨어진다는 것을 반영한다.코어는 보존되어 있지만,[4][5] 주변부의 확장 세그먼트에 대응하고 있습니다.

박테리아와 고고학 버전의 차이

참고 항목: 리보솜 archae 고고 리보솜

시조 Methanotormobacter thermautotriphus에서 추출한 50S 서브유닛의 저온EM 구조가 결정되었다.50S 크기/침강 속도와 2개의 rRNA 카운트를 공유하지만 23S 확장 세그먼트는 진핵생물과의 [6]공통점이 더 많다.

극호염성 시조 할로코커스 모르후에(Euryarchaeota; Stenosarchaea group으로 분류됨)의 네이티브 50S 서브유닛의 저온EM 재구성을 이용할 수 있다.50S 서브유닛은 5S rRNA에 [7]108µ뉴클레오티드 삽입을 포함하며, 서브나노미터 분해능에서 부모의 정준 5S rRNA 구조에 [4]영향을 주지 않고 4원 접합부에서 나타나는 것으로 관찰된다.

그 차이 때문에, 고고학 50S는 박테리아 [8][9]50S를 목표로 하는 일부 항생제에 덜 민감하다.

기능.

50S는 펩타이드 결합 형성을 촉매하고(펩티딜 전이 반응), 조기 폴리펩타이드 가수분해 방지, G단백질 인자의 결합부위(도움말 개시, 신장, 종말)를 제공하며, 합성 후 단백질 접힘을 돕는 활성을 포함한다.

펩티딜전달반응 촉진 및 펩티딜 가수분해 방지

50S가 펩티딜 전달 반응을 촉매하고 펩티딜 가수분해를 방지하는 방법에 대한 유도 적합 메커니즘이 밝혀졌다.아미노아실-tRNA(Binds to A site)의 아미노기(binds to A site)는 펩티딜-tRNA(Binds to P site)의 카르보닐기의 탄소를 공격하여 최종적으로 A site tRNA에 에스테르화된 아미노산 1개로 확장된 펩타이드를 생성한다.

A 부위가 비어 있을 때, 뉴클레오티드 U2620(대장균 U2585), A2486(2451) 및 C2106(2063)이 카르보닐기를 중간에 끼우고 A 부위와 마주보는 방향으로 밀어 넣는다.이 방향은 최적의 공격 각도가 에스테르 그룹의 평면으로부터 105도이기 때문에 A 부위의 친핵성 공격을 방지한다.리셉터 스템에 완전한 CCA 배열을 가진 tRNA가 A 부위에 결합되면 U2590(2555)을 사용한 tRNA 스택의 C74는 리보솜의 배좌 변화를 유도하여 U2541(2506)을 통해 U2620(2585)을 G26(2583)을 통해 이동시킨다.염기의 변위는 에스테르 그룹이 A 부위에서 친핵성 공격에 접근할 수 있는 새로운 배열을 채택할 수 있도록 한다.

A2486(2451)의 N3(질소)는 합성되는 펩타이드 결합에 가장 가깝고 아미노아실-tRNA(A 부위)의 아미노기에 의한 친핵 공격을 촉진하는 일반적인 염기로 기능할 수 있다.A2486(2451)의 pKa는 아미노기와의 수소 결합을 위해 약 5단위 더 높으며, 따라서 아미노기의 친핵성을 증가시킨다.pKa의 상승은 전하 릴레이 메커니즘을 통해 달성됩니다.A2486(2451)은 수소가 A2486(2450)의 매설 인산염과 결합하는 G2482(G2447)와 상호작용한다.이 묻힌 인산염은 두 염기의 일반적인 희귀 이미노 호변이체를 안정화시켜 N3의 음전하 밀도를 증가시킨다.

단백질 형성을 돕다

개시, 신장, 종료 후 리보솜, mRNA, tRNA의 말단 후 복합체 분해의 네 번째 단계가 있으며, 이는 단백질 합성의 다음 단계 전제 조건이다.대형 리보솜 서브유닛은 시험관내 및 생체내 모두에서 단백질을 접는 역할을 한다.큰 리보솜 서브유닛은 단백질 접힘의 소수성 붕괴 단계를 위한 소수성 표면을 제공합니다.새로 합성된 단백질은 접히려면 큰 서브유닛에 대한 완전한 접근이 필요하며, 이 과정은 시간이 걸릴 수 있습니다(β-갈락토시다아제는[citation needed] 5분).

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c Nissen, P.; Hansen, J.; Ban, N.; Moore, P.; Steitz, T. (2000). "The complete atomic structure of the large ribosomal subunit at 2.4 A resolution". Science. 289 (5481): 905–920. CiteSeerX 10.1.1.58.2271. doi:10.1126/science.289.5481.905. PMID 10937989.
  2. ^ Schluenzen, F.; Tocilj, A.; Zarivach, R.; Harms, J.; Gluehmann, M.; Janell, D.; Bashan, A.; Bartels, H.; Agmon, I.; Franceschi, F.; Yonath, A. (2000). "Structure of functionally activated small ribosomal subunit at 3.3 Å resolution". Cell. 102 (5): 615–623. doi:10.1016/S0092-8674(00)00084-2. PMID 11007480.
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  9. ^ Thombre, Rebecca S.; Shinde, Vinaya; Thaiparambil, Elvina; Zende, Samruddhi; Mehta, Sourabh (13 September 2016). "Antimicrobial Activity and Mechanism of Inhibition of Silver Nanoparticles against Extreme Halophilic Archaea". Frontiers in Microbiology. 7: 1424. doi:10.3389/fmicb.2016.01424. PMC 5020055. PMID 27679615. The haloarchaea used in the current study were resistant to nalidixic acid, streptomycin, gentamicin, tetracycline, erythromycin, chloramphenicol, cephalothin, and clindamycin.
  • Nissen, P.; Hansen, J.; Ban, N.; Moore, P.; Steitz, T. (2000). "The structural basis of ribosome activity in peptide bond synthesis". Science. 289 (5481): 920–929. Bibcode:2000Sci...289..920N. doi:10.1126/science.289.5481.920. PMID 10937990.
  • Schmeing, T.; Huang, K.; Strobel, S.; Steitz, T. (2005). "An induced-fit mechanism to promote peptide bond formation and exclude hydrolysis of peptidyl-tRNA". Nature. 438 (7067): 520–524. Bibcode:2005Natur.438..520M. doi:10.1038/nature04152. PMID 16306996. S2CID 4333559.
  • Basu, A.; Ghosh, J.; Bhattacharya, A.; Pal, S.; Chowdhury, S.; DasGupta, C. (2003). "Splitting of ribosome into its subunits by unfolded polypeptide chains". Current Science. 84: 1123–1125.

외부 링크