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進化的に相関するtRNA要素の破壊は、正確な解読を損なう
Disruption of evolutionarily correlated tRNA elements impairs accurate decoding.
PMID: 32601241 DOI: 10.1073/pnas.2004170117.
抄録
細菌性トランスファーRNA（tRNA）は、アミノアシル結合とアンチコドンヌクレオチド配列の違いにもかかわらず、リボソームへの均一な結合と最適な翻訳精度を保証する進化的に保存された配列と修飾を含んでいます。tRNAのアンチコドンステムループでは、アンチコドン配列は、リボソーム内のデコードセンターへの各tRNAの結合を調整するために、アンチコドンループ内の塩基対（ヌクレオチド32および38）と相関しています。この相関関係が崩れると、リボソームは正しいtRNAと正しくないtRNAを区別することができなくなる。この2つのtRNAの特徴がどのように組み合わされて正確なデコーディングを実現しているのか、その分子基盤は明らかになっていない。ここでは、野生型の[式：テキスト参照]または[式：テキスト参照]のいずれかを含む細菌リボソームの構造を解いた。リボソームに結合した野生型［式：参照テキスト］の構造は、コドン・アンチコドン相互作用がコドン・アンチコドン・ニアコドン・ニアコドのいずれであるかに依存する23SリボソームRNA（rRNA）ヌクレオチドA1913の位置変化を明らかにしている。さらに、３２-３８のペアは、コドン・アンティコドン相互作用が近いコドン・アンティコドンのペアの文脈で不安定化する。式：本文参照】のペアリングの反転は、相互作用がコグニートであるかニアコグニートであるかにかかわらず、A1913の動きをアブレートさせる。これらの結果は、32-38およびアンチコドン配列を混乱させると、誤読に直接寄与するリボソームとの相互作用が変化することを示している。
Bacterial transfer RNAs (tRNAs) contain evolutionarily conserved sequences and modifications that ensure uniform binding to the ribosome and optimal translational accuracy despite differences in their aminoacyl attachments and anticodon nucleotide sequences. In the tRNA anticodon stem-loop, the anticodon sequence is correlated with a base pair in the anticodon loop (nucleotides 32 and 38) to tune the binding of each tRNA to the decoding center in the ribosome. Disruption of this correlation renders the ribosome unable to distinguish correct from incorrect tRNAs. The molecular basis for how these two tRNA features combine to ensure accurate decoding is unclear. Here, we solved structures of the bacterial ribosome containing either wild-type [Formula: see text] or [Formula: see text] containing a reversed 32-38 pair on cognate and near-cognate codons. Structures of wild-type [Formula: see text] bound to the ribosome reveal 23S ribosomal RNA (rRNA) nucleotide A1913 positional changes that are dependent on whether the codon-anticodon interaction is cognate or near cognate. Further, the 32-38 pair is destabilized in the context of a near-cognate codon-anticodon pair. Reversal of the pairing in [Formula: see text] ablates A1913 movement regardless of whether the interaction is cognate or near cognate. These results demonstrate that disrupting 32-38 and anticodon sequences alters interactions with the ribosome that directly contribute to misreading.