Hayes, C. S. & Sauer, R. T. Cleavage of the A site mRNA codon during ribosome pausing provides a mechanism for translational quality control. Mol. Cell12, 903-911 (2003) | | |
WEB SITE
Nature has developed quality-control mechanisms to ensure accurate protein synthesis. In a report in Molecular Cell, Hayes and Sauer now show that when a bacterial ribosome pauses during polypeptide synthesis, the messenger RNA that is being translated is cleaved at the codon that occupies the ribosomal A site. They propose that this quality-control mechanism — which they refer to as A-site mRNA cleavage — together with another translational quality-control system (the tmRNA system), provides a way of reducing translational errors and therefore the production of harmful polypeptides.
Редкая остановка (pausing) рибосом м. происходить на редких кодонах или стоп-кодонах из-за cognate transfer RNA или protein-release фактора, которые необходимы для окончания трансляции. Авт. использовали версию гена Escherichia coliybeL, который кодирует белок, оканчивающийся двумя остатками proline (YbeL-PP), чтобы изучить его эффекты — С-терминальные пролиновые остатки YbeL-PP обусловливают неэффективное окончание трансляции, которое вызывает pausing рибосом. Northern-blot анализ клеточных РНК показал укороченные ybeL-PP мРНК, которые близки по размеру к контрольным ybeL транскриптам, и которые заканчивались после второго основания стоп-кодона. Точное картирование подтвердило, что ybeL-PP мРНК расщепляется по или вблизи стоп-кодона.
Интересно, что Hayes and Sauer нашли, что tmRNA (специализированная РНК, которая гарантирует мечение полипептидов на деградацию) несущественна для расщепления A-site мРНК. Если же присутствует tmRNA, то она гарантирует, что полипептид на pausing рибосоме будет помечен на деградацию — тем самым осуществляетя связь расщепления A-site мРНК с системой tmRNA контроля качества (quality-control).
При внесении amber стоп-кодона в ген ybeL-PP, который предупреждает эффективную трансляцию транскрипта ybeL-PP, уровен укороченных мРНК существенно снижается. Итак, трансляция важна для расщепления A-site мРНК.
В растущих клетках в присутствии аналога пролина вместо пролина, и ribosomal pausing и мечение полипептидов были внижены, это коррелировало со снижением уровня укороченных транскриптов.Тот же эффект на расщепление A-site мРНК был выявлен, когда белок release factor 1 (), который, как известно, редуцирует ribosomal pausing, обнаруживает избыточную продукцию. Это привело авт. к заключению, что и трансляция и ribosome pausing необходимы для расщепления A-site мРНК. В самом деле, когда Hayes and Sauer произвлели обратный эксперимент, используя условия, которые усиливают ribosomal pausing, то уровень укороченных мРНК увеличивался.
Затем авт. тестировали E. coli toxin, который как известно является медиатором расщепления A-site мРНК и находится среди д. актериальных токсинов с их возможным вовлечением в расщепление ybeL-PP мРНК in vivo. Ни одна их toxin-deleted линий не обнаруживала эффекта на расщпление A-site мРНК. Рибосомный alarmone (p)ppGpp (гуаниновый нуклеотид, который синтезируется, когда рибосомы останавливаются) также, по-видимому, не играет роли ни в расщеплении, ни в мечении.
Нуклеаза, ответственная за расщепление A-site мРНК, всё ещё не найдена и автю предполагают, что рибосомы сами м. обеспчивать эту реакцию расщепления.