近日,国际著名杂志《自然—结构和分子生物学》(Nature Structural & Molecular Biology) 在线刊登了中国科学院生物物理研究所秦燕研究员的最新科研成果“A conserved proline switch on the ribosome facilitates the recruitment and binding of trGTPases,”,文章中,研究者报道了核糖体招募翻译因子的重要分子机理。
核糖体是蛋白质翻译工厂,信使RNA上携带的遗传信息在这里被翻译成蛋白质。完成蛋白质的生物合成过程需要核糖体和众多翻译因子协调完成,核糖体招募翻译因子的过程错综复杂,一直以来没有定论。
秦燕研究组研究发现,在核糖体的翻译因子结合部位存在一个脯氨酰开关(Proline Switch),它的构象决定核糖体对翻译因子的招募与否。深入研究发现,控制该开关的酶就是翻译因子。因此,核糖体与翻译因子之间存在着对彼此的共调控。而这种调控关系,在所有的蛋白质翻译G蛋白(trGTPase)与核糖体之间存在,说明其具有普遍意义:在翻译的全部过程中,包括起始、延长、终止和再循环,都由这个脯氨酰开关调控招募翻译G蛋白。
这项研究工作与同所的龚为民研究员、许瑞明研究员,以及德国马普学会分子遗传研究所K. H. Nierhaus教授合作完成,得到了国家科技部、国家基金委、中国科学院的资助。(生物谷Bioon.com)
doi:10.1038/nsmb.2254
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A conserved proline switch on the ribosome facilitates the recruitment and binding of trGTPases
Li Wang, Fang Yang, Dejiu Zhang, Zhi Chen, Rui-Ming Xu, Knud H Nierhaus, Weimin Gong & Yan Qin
When elongation factor G (EF-G) binds to the ribosome, it first makes contact with the C-terminal domain (CTD) of L12 before interacting with the N-terminal domain (NTD) of L11. Here we have identified a universally conserved residue, Pro22 of L11, that functions as a proline switch (PS22), as well as the corresponding center of peptidyl-prolyl cis-trans isomerase (PPIase) activity on EF-G that drives the cis-trans isomerization of PS22. Only the cis configuration of PS22 allows direct contact between the L11 NTD and the L12 CTD. Mutational analyses of both PS22 and the residues of the EF-G PPIase center reveal their function in translational GTPase (trGTPase) activity, protein synthesis and cell survival in Escherichia coli. Finally, we demonstrate that all known universal trGTPases contain an active PPIase center. Our observations suggest that the cis-trans isomerization of the L11 PS22 is a universal event required for an efficient turnover of trGTPases throughout the translation process.