バクテリアのリボソームリサイクルの運動機構の解明

/ /

日本語AIでPubMedを検索

PubMedの提供する医学論文データベースを日本語で検索できます。AI(Deep Learning)を活用した機械翻訳エンジンにより、精度高く日本語へ翻訳された論文をご参照いただけます。

Nucleic Acids Res..2017 Sep;45(17):10168-10177. 4060795. doi: 10.1093/nar/gkx694.

バクテリアのリボソームリサイクルの運動機構の解明

The kinetic mechanism of bacterial ribosome recycling.

Yuanwei Chen
Akira Kaji
Hideko Kaji
Barry S Cooperman

PMID: 28973468 PMCID: PMC5737721. DOI: 10.1093/nar/gkx694.

抄録

細菌のリボソームリサイクルには、70Sリボソームの末端mRNAコドンに結合したメッセンジャーRNA（mRNA）と無荷電転写RNA（tRNA）からなるポストターミネーションコンプレックス（PoTC）の分解が必要である。リサイクリングには翻訳因子である伸長因子Gとリボソームリサイクル因子が必要であることが知られているが、これらの因子が主にリボソームからのmRNAやtRNAの放出に作用し、リボソームのサブユニットへの分割はやや不必要であるのか、それともmRNAやtRNAの放出に先立つ分割反応を触媒することが主な機能であるのかは議論があるところである。ここでは、いくつかのモデルPoTCにおいて、mRNAとtRNAの放出速度とリボソームの分裂速度を直接測定する3つのアッセイを利用しています。我々の結果は、これまでの見解とほぼ一致した。我々は、上流のShine-Dalgarno（SD）配列がない場合、PoTCのブレークダウンは、次の順序で進行することを示しています：mRNAのリリース、tRNAのリリース、その後70Sの分裂。対照的に、SD配列の存在下では、3つのプロセスはすべて同じ速度で進行し、分裂ステップが速度を決定している可能性が高い。この結果は、リボソームプロファイリングの結果と一致しており、上流のSD様配列がmRNA停止コドンの直前のリボソーム占有率に影響を与えていることを示しています。

Bacterial ribosome recycling requires breakdown of the post-termination complex (PoTC), comprising a messenger RNA (mRNA) and an uncharged transfer RNA (tRNA) cognate to the terminal mRNA codon bound to the 70S ribosome. The translation factors, elongation factor G and ribosome recycling factor, are known to be required for recycling, but there is controversy concerning whether these factors act primarily to effect the release of mRNA and tRNA from the ribosome, with the splitting of the ribosome into subunits being somewhat dispensable, or whether their main function is to catalyze the splitting reaction, which necessarily precedes mRNA and tRNA release. Here, we utilize three assays directly measuring the rates of mRNA and tRNA release and of ribosome splitting in several model PoTCs. Our results largely reconcile these previously held views. We demonstrate that, in the absence of an upstream Shine-Dalgarno (SD) sequence, PoTC breakdown proceeds in the order: mRNA release followed by tRNA release and then by 70S splitting. By contrast, in the presence of an SD sequence all three processes proceed with identical apparent rates, with the splitting step likely being rate-determining. Our results are consistent with ribosome profiling results demonstrating the influence of upstream SD-like sequences on ribosome occupancy at or just before the mRNA stop codon.