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  • 發布時間:2022-04-19 10:38 原文鏈接: 翻譯的起始

    (一)原核細胞

    原核細胞的翻譯起始過程大概可以分為以下幾個過程:

    (1)翻譯起始因子IF3結合到小亞基的E位點,同時也橫跨至P位點;(這一過程在起始之初就已經完成)起始因子IF1結合至A位點;

    (2)起始因子IF2·GTP被IF3和IF1招募至P位點;

    (3)起始fMet·tRNA一方面被mRNA起始密碼子AUG招募,另一方面被已經結合到P位點的IF2·GTP招募,進一步結合到P位點,這一過程伴隨著核糖體小亞基通過mRNA上的核糖體結合位點序列(RBS)識別結合到mRNA上;

    (4)當tRNA和mRNA配對后,起始因子IF3穩定性降低;

    (5)IF2·GTP進一步招募大亞基;

    (6)大亞基的結合催化IF2上GTP的水解,形成對P位點親和力較低的IF2·GDP,后者隨后從核糖體上脫離;

    (7)由于IF2的脫離,大小亞基結合進一步緊密,置換出IF3和IF1,形成了起始狀態的核糖體復合物。

    注:實驗分析表明,當IF3和IF1不存在時,起始tRNA傾向于在IF2之前結合至P位點,提示起始tRNA可以直接被起始密碼子招募;當IF3和IF1存在時,起始tRNA傾向于在IF2之后結合P位點,提示IF2可以被IF3和IF1有力招募,而tRNA也可以進一步被IF2招募。

    (二)真核細胞

    真核細胞會涉及到更多的起始因子包括:eIF1,1A,3,5,4(EGAB),2,5B,1A。其中它們和原核細胞起始因子按照功能可以大體劃分配對如下:

    真核細胞

    原核細胞

    eIF1,eIF3,eIF5

    IF3

    eIF2

    IF2

    eIF5B

    eIF4E,eIF4G,eIF4A,eIF4B

    eIF1A

    IF1

    以核糖體為核心,真核細胞翻譯起始過程也可概括成如下步驟:

    A. 核糖體的前期準備

    (1)eIF1,3,5圍繞E位點結合至小亞基,eIF1A圍繞A位點結合至小亞基;

    (2)eIF2·GTP在胞質中結合Met-tRNA形成三原復合物;

    (3)三原復合物進一步結合到小亞基復合物(小亞基以及eIF1,1A,3,5)中小亞基P位點上形成43S復合物;

    B. mRNA的準備

    (1)eIF4E識別mRNA的5‘端帽子;

    (2)eIF4G作為支架蛋白結合至eIF4E并連接eIF4A,eIF4A結合至mRNA上;

    (3)eIF4B和eIF4A互作,激活eIF4A的活性;

    (4)eIF4A利用其解旋酶活性解旋mRNA,去除其二級、三級結構;

    C. mRNA的裝載

    (1)43S復合物通過eIF3和eIF4E互作,eIF1A和eIF4A互作將mRNA進行招募形成48S復合物;

    (2)eIF4A利用其解旋酶活性,充當轉位酶作用,移動mRNA進行掃描;

    (3)遇到第一個起始密碼子AUG后,密碼子和tRNA配對,阻礙了eIF4A的轉位,掃描停止;

    (4)二者的配對,刺激eIF2的GTP水解,eIF2·GDP和小亞基親和力較低,從小亞基復合物上脫離下來,伴隨著其他除eIF4A以外的起始因子全部脫離;

    (5)eIF5B·GTP被起始tRNA和eIF1A招募;

    D. 大亞基的裝載

    (1)eIF5·GTP招募大亞基;

    (2)大亞基的結合刺激eIF5上的GTP水解,eIF5·GDP親和力較低,從核糖體上脫離下來;

    (3)大亞基獲得更高親和力,進一步將eIF1A置換出來,進入起始狀態。

    注:并非所有真核細胞內的翻譯均需要eIF4E對5’端帽子的識別,有下列三種特殊情況利用內部核糖體插入位點(IREs)進行RNA的裝配:

    Group 1

    利用特殊結構直接招募核糖體大小亞基,不需要任何起始因子和起始tRNA。

    例:一些病毒如CrPV入侵真核細胞后,通過抑制起始因子進一步抑制真核細胞內部的蛋白表達,但其自身特殊的mRNA結構可以直接招募大小亞基來繞過起始因子和起始tRNA階段,直接進入翻譯的中間延伸狀態,獲得核糖體翻譯的絕對選擇性。

    Group 2

    IREs招募小亞基,但依然需要部分eIF和起始tRNA。

    例:部分IREs直接結合eIF4G進一步招募eIF4A。

    Group 3

    需要IREs特殊的結合蛋白,同時也需要大部分eIF和起始tRNA。

    例:細胞凋亡。細胞在凋亡時,希望減少其他蛋白的表達(通過抑制eIF4E),而大量表達凋亡相關蛋白。如死亡相關蛋白5(DAP5)利用其IREs序列招募相關因子(ITAF),后者充當eIF4G的eIF4A結合區域的作用,繞過eIF4E,直接結合eIF4A進行后續裝載。通過這樣的機制可以巧妙的降低其他蛋白(需要eIF4E)的表達,但是提高凋亡相關蛋白的表達。


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