放出係数
ペプチド鎖遊離因子、細菌クラス1
識別子
シンボルPCRF
ファムPF03462
インタープロIPR005139
利用可能なタンパク質構造:
PDB  IPR005139 PF03462 ( ECOD ; PDBsum )  
アルファフォールド
ペプチド鎖放出因子、細菌クラス1、PTHドメイン、GGQ
識別子
シンボルRF-1
ファムPF00472
ファム一族CL0337
インタープロIPR000352
プロサイトPS00745
利用可能なタンパク質構造:
PDB  IPR000352 PF00472 ( ECOD ; PDBsum )  
アルファフォールド
ペプチド鎖放出因子eRF1/aRF1
識別子
シンボル?
インタープロIPR004403
利用可能なタンパク質構造:
PDB  IPR004403  
アルファフォールド

解離因子は、 mRNA配列中の終止コドンまたはストップコドンを認識して翻訳を終結させるタンパク質です。リボソームから新しいペプチドを放出することから、このように名付けられています。

背景

mRNAの翻訳中、ほとんどのコドンは「荷電」したtRNA分子によって認識されます。これらのtRNA分子は、各tRNAのアンチコドンに対応する特定のアミノ酸に結合しているため、アミノアシルtRNAと呼ばれます。標準遺伝暗号には、UAG（「アンバー」）、UAA（「オーカー」）、UGA（「オパール」または「アンバー」）の3つのmRNA終止コドンがあります。これらの終止コドンは通常のコドンと同様にトリプレットですが、tRNAによって解読されません。 1967年、マリオ・カペッキはtRNAは通常終止コドンを全く認識しないことを発見しました。彼が「解離因子」と名付けたものはtRNA分子ではなくタンパク質でした。[ 1 ]その後、異なる解離因子は異なる終止コドンを認識することが実証されました。[ 2 ]

分類

解離因子には2つのクラスがある。クラス1の解離因子は終止コドンを認識し、tRNAの働きを模倣してリボソームのA部位に結合し、リボソームを分解しながら新たなポリペプチドを放出する。[ 3 ] [ 4 ]クラス2の解離因子は、クラス1の解離因子の活性を高めるGTPaseである。クラス1のRFがリボソームから解離するのを助ける。[ 5 ]

細菌の放出因子には、RF1、RF2、RF3（または「ペプチド放出因子」遺伝子命名法ではPrfA、PrfB、PrfC）がある。RF1とRF2はクラス1のRFであり、RF1はUAAとUAGを認識し、RF2はUAAとUGAを認識する。RF3はクラス2の放出因子である。[ 6 ]真核生物と古細菌の放出因子も同様に命名されており、「真核生物放出因子」は「eRF」に、古細菌は「eRF」にそれぞれ変更されている。a/eRF1は3つの終止コドンすべてを認識できるが、eRF3（古細菌は代わりにaEF-1αを使用）はRF3と同様に機能する。[ 6 ] [ 7 ]

細菌と古真核生物の放出因子は別々に進化したと考えられています。クラス1の2つの因子群は、配列や構造において相同性を示しません。[ 8 ] [ 9 ]クラス2の相同性は、どちらもGTPaseであるという事実に限られています。(b)RF3はEF-Gから進化し、eRF3はeEF1αから進化したと考えられています。[ 10 ]

真核生物のミトコンドリアとプラスチドは、共生の起源に沿って、細菌型のクラスI放出因子を使用しています。[ 11 ] 2019年4月現在、細胞小器官のクラスII放出因子に関する明確な報告は見つかりませんでした。

ヒト遺伝子

構造と機能

3つの解離因子それぞれに結合した細菌70Sリボソームの結晶構造が解明され、RF1/2によるコドン認識とRF3のEF-G様回転の詳細が明らかになった。[ 12 ]真核哺乳類80SリボソームがeRF1および/またはeRF3に結合したクライオ電子顕微鏡（CR）構造が得られ、これらの因子によって引き起こされる構造再編成の様子が明らかになった。EM像を既知の各部位の結晶構造に当てはめることで、その部位の同定とより詳細なプロセス観察が可能となる。[ 13 ] [ 14 ]

どちらのシステムでも、クラスII（e）RF3はリボソーム上のユニバーサルGTPase部位に結合し、クラスI RFはA部位を占有します。[ 12 ]

細菌性

細菌のクラス1放出因子は4つのドメインに分けられる。触媒的に重要なドメインは以下の通りである：[ 12 ]

  • P[AV]Tドメイン2、 RF1、 RF2における「トリペプチドアンチコドン」モチーフSPF。実際には、水素結合を介して終止コドンの認識に関与するのは1つの残基のみである。
  • ペプチジル tRNA ヒドロラーゼ (PTH) 活性に重要なドメイン 3 の GGQ モチーフ。

RF1/2はリボソームのA部位に位置しているため、ドメイン2、3、4は伸長中にtRNAがロードされる空間を占有する。終止コドンの認識はRFを活性化し、コンパクトな構造からオープンな構造への変化を促進し、[ 15 ] GGQモチーフをP部位tRNAの3'末端に隣接するペプチジルトランスフェラーゼセンター（PTC）に送り込む。ペプチジル-tRNAエステル結合はin vitroでpH依存性を示し、[ 16 ]ペプチドが切断され放出される。この翻訳終結複合体からRF1/2を放出するには、RF3が依然として必要である。[ 12 ]

ペプチドを放出した後も、PサイトのtRNAとmRNAを空にしてリボソームを再び使えるようにするために、リボソームのリサイクリングが必要です。これは、IF1 - IF3やRRF - EF-Gなどの因子によってリボソームを分割することによって行われます。[ 17 ]

真核生物と古細菌

eRF1 は、N 末端 (N)、中間 (M)、C 末端 (C)、およびミニドメインの 4 つのドメインに分類できます。

  • Nドメインは終止コドンの認識を担う。モチーフには、TASNIKSおよびが含まれるYxCxxxF。
  • M ドメインの GGQ モチーフは、ペプチジル tRNA ヒドロラーゼ (PTH) の活性に重要です。

細菌型とは異なり、eRF1-eRF3-GTPはRF3上のモチーフを介してサブ複合体を形成する。終止コドンの認識によりeRF3はGTPを加水分解し、その結果GGQがPTCに移動し、加水分解が可能となる。この動きは、終結前複合体のトープリントGRFTLRDの2塩基移動も引き起こす。 [ 13 ]古細菌のaRF1-EF1α-GTP複合体も同様である。[ 18 ]誘導機構はaa-tRNA - EF-Tu- GTPの場合と同様である。[ 14 ]

相同システムとして、Dom34/ Pelota - Hbs1があり、これは停止したリボソームを分解する真核生物のシステムである。このシステムにはGGQは存在しない。[ 14 ]リサイクルと分解はABCE1によって媒介される。[ 19 ] [ 20 ]

参考文献

  1. ^ Capecchi MR (1967年9月). 「in vitroでのポリペプチド鎖終結：解離因子の単離」 .米国科学アカデミー紀要. 58 (3): 1144–1151 . Bibcode : 1967PNAS...58.1144C . doi : 10.1073/pnas.58.3.1144 . PMC  335760. PMID  5233840 .
  2. ^ Scolnick E, Tompkins R, Caskey T, Nirenberg M (1968年10月). 「終結コドンに対する特異性が異なる解離因子」 .米国科学アカデミー紀要. 61 (2): 768– 774. Bibcode : 1968PNAS...61..768S . doi : 10.1073 / pnas.61.2.768 . PMC 225226. PMID 4879404 .  
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  9. ^ Kisselev L (2002年1月). 「原核生物と真核生物におけるポリペプチド放出因子」 . Structure . 10 (1): 8–9 . doi : 10.1016/S0969-2126(01)00703-1 . PMID 11796105 . 
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