本文關(guān)鍵詞：核糖體翻譯因子EF-G和EF4的結(jié)構(gòu)和功能研究　出處：《清華大學(xué)》2016年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：核糖體是所有生物中合成蛋白質(zhì)的機(jī)器,負(fù)責(zé)將mRNA上的遺傳信息翻譯成肽鏈。蛋白質(zhì)翻譯是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程,需要同時(shí)保證高速率和高保真,有許多的翻譯因子參與其中。EF-G是唯一一個(gè)在兩個(gè)翻譯環(huán)節(jié)(翻譯延伸和核糖體再循環(huán))中發(fā)揮功能的翻譯因子。在延伸環(huán)節(jié),EF-G幫助(tRNA)2·mRNA復(fù)合物在核糖體上向前移動(dòng)一個(gè)密碼子的距離。在核糖體再循環(huán)環(huán)節(jié),EF-G與RRF將post termination complex(PoTC)解聚成兩個(gè)核糖體亞基,釋放mRNA和去氨酰tRNA,從而進(jìn)入下一輪的翻譯過(guò)程。EF4在細(xì)菌翻譯系統(tǒng)中廣泛存在,它特異性地催化tRNA的反向轉(zhuǎn)位。本研究結(jié)合冷凍電鏡單顆粒三維重構(gòu)、生物化學(xué)和分子生物學(xué)等方法來(lái)研究EF-G和EF4在翻譯延伸和核糖體再循環(huán)中的功能。結(jié)果顯示,loop II刪除或者S588P突變會(huì)導(dǎo)致EF-G的PoTC解聚活性和轉(zhuǎn)位酶活性嚴(yán)重受損。我們從PRE·EF-G(S588P)·GDPNP復(fù)合物中分離得到一種代表EF-G最初結(jié)合PRE狀態(tài)核糖體的轉(zhuǎn)位中間體。在PoTC·EF-G(S588P)·GDPNP復(fù)合物的結(jié)構(gòu)中,我們發(fā)現(xiàn)變形的EF-G loop II(S588P)與B2a bridge毗鄰。從而推測(cè)EF-G在核糖體再循環(huán)環(huán)節(jié)中不僅起著穩(wěn)定RRF方向的作用,還參與到PoTC解聚的亞基分離步驟。在PoTC解聚過(guò)程中l(wèi)oop II可能起到一個(gè)機(jī)械的作用,將decoding center(DC)附近的相互作用破壞掉,這與它在延伸轉(zhuǎn)位過(guò)程中的功能類(lèi)似。因此在翻譯轉(zhuǎn)位和核糖體再循環(huán)過(guò)程中,loop II和DC之間的相互作用都扮演著閾值事件的角色,反映了EF-G在這兩個(gè)翻譯環(huán)節(jié)中的功能具有一致性。在EF4部分的工作中,我們解析得到兩種不同的EF4結(jié)合的核糖體翻譯中間體。在Post-EF4中,P位點(diǎn)肽基tRNA的CCA末端與peptidyl transferase center(PTC)P loop堿基之間的互補(bǔ)配對(duì)被破壞;在Pre-EF4中,肽基tRNA被穩(wěn)定到A/4位點(diǎn),tRNA的氨基酸接受臂與EF4的C-terminal domain(CTD)形成多個(gè)相互作用位點(diǎn)。綜合分析可知,EF4載入到POST狀態(tài)的核糖體,利用其Arg560 tip破壞肽基tRNA CCA末端和P loop之間的堿基配對(duì),引起tRNA從P、E位點(diǎn)反向移動(dòng)到A、P位點(diǎn)。因此,與EF-G催化tRNA反密碼子臂端的正向移位不同,EF4通過(guò)解開(kāi)tRNA在核糖體大亞基上的氨基酸接受臂來(lái)誘導(dǎo)tRNA的反向移位。這些發(fā)現(xiàn)為更好地理解蛋白質(zhì)翻譯過(guò)程提供了重要依據(jù)。
[Abstract]:The function of EF - G and EF4 in translation extension and ribosome recycling is studied by means of three - dimensional reconstruction , biochemistry and molecular biology .

【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：Q75

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本文編號(hào)：1407308