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核糖体中延伸因子G催化的转运RNA反密码子茎环类似物的移位

EF-G-catalyzed translocation of anticodon stem-loop analogs of transfer RNA in the ribosome.

作者信息

Joseph S, Noller H F

机构信息

Center for Molecular Biology of RNA, Sinsheimer Laboratories, University of California, Santa Cruz, CA 95064, USA.

出版信息

EMBO J. 1998 Jun 15;17(12):3478-83. doi: 10.1093/emboj/17.12.3478.

Abstract

Translocation, catalyzed by elongation factor EF-G, is the precise movement of the tRNA-mRNA complex within the ribosome following peptide bond formation. Here we examine the structural requirement for A- and P-site tRNAs in EF-G-catalyzed translocation by substituting anticodon stem-loop (ASL) analogs for the respective tRNAs. Translocation of mRNA and tRNA was monitored independently; mRNA movement was assayed by toeprinting, while tRNA and ASL movement was monitored by hydroxyl radical probing by Fe(II) tethered to the ASLs and by chemical footprinting. Translocation depends on occupancy of both A and P sites by tRNA bound in a mRNA-dependent fashion. The requirement for an A-site tRNA can be satisfied by a 15 nucleotide ASL analog comprising only a 4 base pair (bp) stem and a 7 nucleotide anticodon loop. Translocation of the ASL is both EF-G- and GTP-dependent, and is inhibited by the translocational inhibitor thiostrepton. These findings show that the D, T and acceptor stem regions of A-site tRNA are not essential for EF-G-dependent translocation. In contrast, no translocation occurs if the P-site tRNA is substituted with an ASL, indicating that other elements of P-site tRNA structure are required for translocation. We also tested the effect of increasing the A-site ASL stem length from 4 to 33 bp on translocation from A to P site. Translocation efficiency decreases as the ASL stem extends beyond 22 bp, corresponding approximately to the maximum dimension of tRNA along the anticodon-D arm axis. This result suggests that a structural feature of the ribosome between the A and P sites, interferes with movement of tRNA analogs that exceed the normal dimensions of the coaxial tRNA anticodon-D arm.

摘要

由延伸因子EF-G催化的转位是肽键形成后tRNA-mRNA复合物在核糖体中的精确移动。在这里,我们通过用反密码子茎环(ASL)类似物替代相应的tRNA,研究了EF-G催化转位过程中A位点和P位点tRNA的结构要求。mRNA和tRNA的转位是独立监测的;mRNA的移动通过足迹法进行测定,而tRNA和ASL的移动则通过连接到ASL上的Fe(II)进行羟基自由基探测以及化学足迹法进行监测。转位取决于以mRNA依赖方式结合的tRNA对A位点和P位点的占据。A位点tRNA的要求可以通过一个仅包含4个碱基对(bp)茎和7个核苷酸反密码子环的15核苷酸ASL类似物来满足。ASL的转位既依赖于EF-G也依赖于GTP,并受到转位抑制剂硫链丝菌素的抑制。这些发现表明,A位点tRNA的D、T和受体茎区域对于EF-G依赖的转位不是必需的。相反,如果用ASL替代P位点tRNA则不会发生转位,这表明转位需要P位点tRNA结构的其他元件。我们还测试了将A位点ASL茎长度从4 bp增加到33 bp对从A位点到P位点转位的影响。随着ASL茎延伸超过22 bp,转位效率降低,这大约对应于tRNA沿反密码子-D臂轴的最大尺寸。该结果表明,A位点和P位点之间核糖体的一个结构特征会干扰超过同轴tRNA反密码子-D臂正常尺寸的tRNA类似物的移动。

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