[왓슨 분자생물학] 14장 발현-3
14.7 번역의 신장
- 사슬연장이 일어나기 위해 코돈에 맞는 아미노아실-tRNA 가 A자리에 와야 함 (신장인자 필요)
→ A자리의 아미노아실-tRNA와 P자리의 개시 tRNA와 펩티딜 전이반응으로 아미노산의 펩티드 결합 → 전좌 (소단위체 이동)
1. 신장인자 EF-Tu 역할
- 아미노아실-tRNA를 A자리로 전달. EF-Tu가 직접 리보솜으로 수송. (수줍음 많은 tRNA)
- tRNA에 아미노산 결합하면 tRNA 3'말단에 EF-Tu가 결합해서 아미노산이 펩티드에 결합하지 못하게 보호
- 인자결합부위와 결합 → EF-TuㆍGTP를 가수분해 → 리보솜으로부터 방출 → tRNA가 펩티딜전이효소 중심으로 회전 (적응) → 다시 tRNA를 데려옴
- EF-Tu는 IF2와 마찬가지로 GTP와 결합. 가수분해 가능. GDP와 결합 시, 아미노아실 tRNA와 결합못함 → GTP를 EF-Tu 가 가수분해하면 아미노아실-tRNA와 결합 끊김. (큰소단위의 인자결합중심에서 활성) → EF-Tu-GDP는 리보솜에서 방출 (인자결합중심은 교정기능)
2. 번역의 교정
➀ 16S rRNA의 2개 아데닌에 의한 mRNA 코돈에 대한 인식정도
→ 두 A 염기는 작은 홈을 인식, 틀린 염기쌍의 작은 홈은 두 A 염기에 인식되지 못해서 tRNA에 대한 친화성 감소
➁ 올바른 코돈-안티코돈 염기쌍은 GTPase 활성을 EF-Tu에서 나타나게 한다. (3개 염기 중 하나라도 틀리면 GTPase 활성 급감소)
➂ tRNA는 펩티딜 전이효소 반응에 큰소단위의 펩티딜전이효소 중심적으로 회전(적응)해야하는데 염기쌍이 올바르지 않은 tRNA는 리보솜에서 적응 못해서 해리된다.
3. 리보솜은 리보자임이다.
- 충전 tRNA가 리보솜 A자리에 들어가 펩티딜전이효소 중심으로 회전하면 펩티드 결합이 된다.
→ 이 반응은 큰소단위인 23S rRNA에 의해 촉매
4. 큰소단위의 전좌
- 펩티딜전이효소반응이 일어나면 P자리 tRNA는 탈아세틸화(아미노산 결합 못함), 폴리펩티드사슬은 A자리 tRNA와 결합한다.
- 펩티드 사슬 연장은 P자리 tRNA가 E자리로 이동, A자리 tRNA는 P자리로 이동 → 이 과정이 전좌
- 전좌의 첫 단계는 펩티딜전이효소반응과 발생 → 큰소단위체 자리 이동, A자리 tRNA는 P자리로 이동 → P자리 tRNA는 탈아실화 되고 E자리로 간다 (tRNA 역코돈은 아직 작은소단위의 mRNA와 결합중이다. 큰소단위만 먼저 전좌) 이 상태는 tRNA의 걸친 상태
- EF-G 는 GTP와 결합 후 펩티딜전이효소반응이 끝나면 리보솜에 결합 → 리보솜 안정화 → 큰소단위의 인자결합중심과 접해있어서 GTP 가수분해 → EF-G-GDP가 리보솜을 ⌜안잠긴 상태⌟로 유지하게 함 (A자리 tRNA가 P자리로 이동가능, A자리에 EF-G 결합가능)
- EF-Tu 와 EF-G는 tRNA가 리보솜에 결합할 때, 펩티드 결합이 형성될 때, 전좌가 일어날 때마다 사용되는 촉매단백질 (GTP가 가수분해되면 GDP 방출시키고 새 GTP와 결합해야함)
- EF-Tu는 GDP와 친화성이 더 좋아서 EF-Ts 교환인자를 통해 GDP를 방출 (EF-Ts-EF-Tu 결합되면 GDP 유리되고, GTP는 결합 → EF-Tu-GTP는 충전-tRNA와 결합(재사용))
14.8 번역의 종결 (번역 다했으면 이제 정리정돈해)
- 아미노아실-tRNA 결합, 펩티드결합 형성, 전좌의 회로는 종결코돈이 A자리에 갈 때 까지 계속된다.
- 종결코돈은 방출인자(RF) 단백질에 의해 인지. 펩티딜-tRNA에서 폴리펩티드 가수분해를 촉진
- 원핵은 I형 RF(가수분해)와 II형 RF(정리정돈) 2가지가 있다. 진핵은 eRF1만 가진다.
- I형 RF: 정지코돈 인식(UAG,UAA). P자리에서 tRNA의 펩티드 사슬 가수분해 촉진
- II형 RF (RF3) : 정지코돈 인식(UGA,UAA). I형 RF가 리보솜에서 방출되게 한다.
- EF-G, IF2, EF-Tu 와 같이 II형 RF도 GTP 결합과 해리에 의해 조절된다.
1. I형 방출인자 (술자리에 빠져나가고 싶어서 친구 부르는 놈. 나대신 여기 앉아)
- 단백질 RNA 상호작용을 통해 종결코돈을 인식 (코돈-안티코돈 결합 모방, tRNA의 기능 모방)
- 3개 아미노산이 종결코돈을 인식 (펩티드 역코돈 역할. 글리신-글리신-글루타민서열이 종결코돈과 결합)
- 이 펩티드 역코돈 고리를 가지고 있어 역코돈 고리로 tRNA를 채운다.
2. II형 방출인자 (리보솜의 재사용 하기 위한 인자)
- GDP/GTP 교환과 GTP 가수분해가 II형 RF 기능을 조절 (GDP에 대한 친화성이 더 높다)
- I형 RF 가 펩티딜-tRNA 결합을 가수분해 후 펩티드를 제거시킨다(RF3)
- RF3-GDP는 I형 RF의 존재에 따라 리보솜에 결합
- I형 RF가 폴리펩티드를 방출시키면 리보솜 구조가 변하면서 I형 RF가 RF3-GTP 로 교환시키게 함(억지로) → RF3-GTP는 리보솜과 친화력이 높아서 리보솜과 결합 → I형 RF는 리보솜에서 해방. RF3은 큰소단위에 인자결합중심에 결합 (GTP 가수분해 자극) → RF3-GDP가 되어 리보솜에서 유리됨
3. 리보솜의 재사용
- 리보솜에서 폴리펩티드, RF인자가 떨어져도 mRNA와 탈아세틸화된 2분자의 tRNA(P자리, E자리)가 있다. (tRNA까지 분리해야 끝나)
- 원핵에 리보솜 재사용인자 (RRF)가 존재. IF3과 EF-G와 함께 작용
- RRF : 리보솜 A자리에 위치 (tRNA 기능 모방함). EF-G-GTP를 리보솜으로 유도 (번역의 신장처럼 작용하기 위해 눈속임) → EF-G와 결합하여 P자리 E자리에 결합된 비충전-tRNA의 방출을 자극 → tRNA가 제거되면 GDP로 되어 EF-G-GDP 방출, RRF 방출
- 순차적인 단계가 일어나지 않으면 다음 단계가 발생하지 않음
- 진핵에도 I형 II형 RF가 있지만 eRF1은 3개 종결코돈 모두 인식가능, eRF3은 eRF1을 리보솜으로 전달
- eRF3-GTP는 EF-Tu가 충전-tRNA를 데려다주는 것처럼 eRF1을 리보솜으로 이동시킴.
- eRF1이 종결코돈을 인식하면 eRF3-GTP의 GTP 가수분해를 촉진시킴 → 방출됨, eRF1은 펩티딜전이효소 중심으로 이동
- 진핵에서는 리보솜 재사용인자가 존재한다는 결과가 아직 없다. eRF1이 리보솜 해리도 eRF3과 같이 촉진시킨다.
참고문헌 : Watson. (2014). 왓슨 분자생물학(7판). (주)바이오사이언스출판