核糖体翻译因子EF-G和EF4的结构和功能研究

发布时间：2018-01-11 00:04

本文关键词：核糖体翻译因子EF-G和EF4的结构和功能研究　出处：《清华大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：核糖体是所有生物中合成蛋白质的机器,负责将mRNA上的遗传信息翻译成肽链。蛋白质翻译是一个十分复杂的过程,需要同时保证高速率和高保真,有许多的翻译因子参与其中。EF-G是唯一一个在两个翻译环节(翻译延伸和核糖体再循环)中发挥功能的翻译因子。在延伸环节,EF-G帮助(tRNA)2·mRNA复合物在核糖体上向前移动一个密码子的距离。在核糖体再循环环节,EF-G与RRF将post termination complex(PoTC)解聚成两个核糖体亚基,释放mRNA和去氨酰tRNA,从而进入下一轮的翻译过程。EF4在细菌翻译系统中广泛存在,它特异性地催化tRNA的反向转位。本研究结合冷冻电镜单颗粒三维重构、生物化学和分子生物学等方法来研究EF-G和EF4在翻译延伸和核糖体再循环中的功能。结果显示,loop II删除或者S588P突变会导致EF-G的PoTC解聚活性和转位酶活性严重受损。我们从PRE·EF-G(S588P)·GDPNP复合物中分离得到一种代表EF-G最初结合PRE状态核糖体的转位中间体。在PoTC·EF-G(S588P)·GDPNP复合物的结构中,我们发现变形的EF-G loop II(S588P)与B2a bridge毗邻。从而推测EF-G在核糖体再循环环节中不仅起着稳定RRF方向的作用,还参与到PoTC解聚的亚基分离步骤。在PoTC解聚过程中loop II可能起到一个机械的作用,将decoding center(DC)附近的相互作用破坏掉,这与它在延伸转位过程中的功能类似。因此在翻译转位和核糖体再循环过程中,loop II和DC之间的相互作用都扮演着阈值事件的角色,反映了EF-G在这两个翻译环节中的功能具有一致性。在EF4部分的工作中,我们解析得到两种不同的EF4结合的核糖体翻译中间体。在Post-EF4中,P位点肽基tRNA的CCA末端与peptidyl transferase center(PTC)P loop碱基之间的互补配对被破坏;在Pre-EF4中,肽基tRNA被稳定到A/4位点,tRNA的氨基酸接受臂与EF4的C-terminal domain(CTD)形成多个相互作用位点。综合分析可知,EF4载入到POST状态的核糖体,利用其Arg560 tip破坏肽基tRNA CCA末端和P loop之间的碱基配对,引起tRNA从P、E位点反向移动到A、P位点。因此,与EF-G催化tRNA反密码子臂端的正向移位不同,EF4通过解开tRNA在核糖体大亚基上的氨基酸接受臂来诱导tRNA的反向移位。这些发现为更好地理解蛋白质翻译过程提供了重要依据。
[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 .

【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q75

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