Přeskočit na obsah

Wikipedista:OndraMix/Pískoviště

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Ribozomální tunel - s přesměrováním z Peptidový tunel

[editovat | editovat zdroj]
Průřez bakteriálním ribozomem s vyznačeným ribozomálním tunelem, několika ribozolmálními proteiny a transferovou RNA.

Ribozomální tunel, nebo také peptidový tunel, je část ribozomu, která uchovává rodící se polypeptidový řetězec v průběhu translace.[1] Ribozomální tunel se nachází ve velké podjednotce ribozomu a propojuje katalytické místo ribozomu a jeho povrch.[2]

Historie

[editovat | editovat zdroj]

Existence ribozomálního tunelu vyplynula v 60. letech 20. století.[3] Při vystavení vznikajícího proteinu hydrolytickým enzymům, byla část proteinu před hydrolýzou chráněna, což podpořilo hypotézu o existenci tunelu, který část proteinu chrání.[4] Tunel byl následně identifikován ve velké podjednotce ribozomu pomocí kryogenní elektronové mikroskopie.[2] Rozhodující informace o existenci tunelu přinesly atomárně-rozlišené snímky velké ribozomální podjednotky pořízené rentgenovou krystalografií vědeckou skupinou Thomase Steitze.[5] Ten v roce 2009 získal společně s A. Yonath a V. Ramakrishnanem za výzkum ribozomu Nobelovu cenu za chemii.

Počáteční názor, že tunel je pouze inertní prostředí, kterým rodící se polypeptid opouští ribozom, byl na základě mnoha studií opuštěn. Dnes panuje přesvědčení, že se tunel aktivně podílí na regulaci translace a udržování homeostáze.[6]

Struktura tunelu

[editovat | editovat zdroj]
Schéma ribozomálního tunelu s vyznačenými ribozomálními proteiny, peptidyltrasferázovým centrem (PTC) a zúžením (CS).

Tvar ribozomálního tunelu je nepravidelný. Jeho rozměry navíc závisí na organismu a typu buňky.[7] Ribozomální tunely bakterií jsou delší než tunely v ribozomech vyšších organismů. Do tunelu se vejde polypeptid o 40 až 60 aminokyselinových zbytcích.[2] U bakterií má tunel délku přibližně 9,2 nm, u eukaryot asi 8,3 nm. Poloměr ribozomálního tunelu je v průměru 0,5 nm.[8]

Stěny tunelu jsou složené z rRNA a několika ribozomálních proteinů.[9] Tunel je zaplněný vodou, ionty, případně do něj mohou difundovat některé malé molekuly, jako např. ornitin.[x] Tunel obsahuje zúžení tvořené smyčkami ribozomálních proteinů uL4 a uL22, které prostor tunelu dělí na vnitřní a vnější část (někdy též označované jako horní a spodní). Vnitřní část blízko katalytického místa je dlouhá přibližně 3,5 nm a pojme rodící se polypeptid o 12 až 16 aminokyselinových zbytcích. V ribozomech některých eukaryot existuje ještě druhé zúžení[8], které má vliv na regulaci syntézy krátkých peptidů.[10]

Vnější část tunelu se směrem k jeho ústí rozšiřuje a tvoří tzv. vestibul. Ústí tunelu je lemováno ribozomálními proteiny uL23, uL24, uL29 a uL32. U eukaryot také uL35, uL39e, či uL25.[6] Do jejich blízkosti se vážou translační faktory, jako např. trigger faktor nebo peptidová deformyláza.

Vliv na proteosyntézu

[editovat | editovat zdroj]
Postup rodícího se polypetidového řetězce lze rozdělit to tří stádií.

V ribozomu probíhá syntéza proteinů. Rodící se polypeptid prochází ribozomálním tunelem ve třech etapách[1] a na povrchu ribozomu se z něj po sbalení stává funkční protein. Polypeptid interaguje se stěnami tunelu nebo menšími molekulami v tunelu, čímž se reguluje rychlost, se kterou polypeptid tunelem prochází. To má vliv na proteinové balení vně ribozomu. Ve specifických případech může dojít k translačnímu zadržení.[11]

Polypeptidový řetězec se může začít skládat už v prostoru ribozomálního tunelu. Ve vnitřní části mohou vznikat krátké úseky alpha-helixu.[12] Ve vestibulu může docházet ke kotranslačnímu balení malých proteinových domén.[13] Terciární struktura domén uvnitř tunelu může být odlišná od nativní terciární struktury.[14] Proteinové balení je následně dokončeno po uvolnění C-konce polypeptidu a kompletním výstupu z ribozomálního tunelu.[1][6]

Interakce tunelu s antibiotiky

[editovat | editovat zdroj]

Ribozomální tunel obsahuje vazebná místa pro klinicky významná antibiotika, jako například makrolidy, nebo streptograminy.[15][16][17] Antibiotika se váží do vnitřní části ribozomálního tunelu, a to buď do blízkosti peptidyltransferázového centra, nebo do blízkosti zúžení.[9][16] Navzdory původnímu přesvědčení, že vazba makrolidů na tunel způsobuje neprůchodnost tunelu, bylo prokázáno, že tunel zůstává průchozí. Antibiotika stabilizují katalytické místo ribozomu v konformaci, která je pro tvorbu peptidové vazby neproduktivní.[2] Inhibice ribozomu může být závislá na sekvenci rodícího se peptidu, což bylo pozorováno např. u chloramfenikolu.[18]

Odkazy

[editovat | editovat zdroj]

Reference

[editovat | editovat zdroj]
  1. ↑ a b c KOLÁŘ, Michal H.; MCGRATH, Hugo; NEPOMUCENO, Felipe C., ČERNEKOVÁ, Michaela. Three Stages of Nascent Protein Translocation Through the Ribosome Exit Tunnel. WIREs RNA. 2024-11, roč. 15, čís. 6. Dostupné online [cit. 2024-11-05]. ISSN 1757-7004. doi:10.1002/wrna.1873. PMID 39496527. (anglicky) 
  2. ↑ a b c d KOLÁŘ, Michal H. Kotranslační děje aneb první okamžiky života proteinu. S. 550–553. Chemické Listy [PDF online]. 15. říjen 2021 [cit. 2024-11-01]. Roč. 115, s. 550–553. Dostupné online. Dostupné také na: [1]. ISSN 1213-7103. 
  3. ↑ MALKIN, Leonard I.; RICH, Alexander. Partial resistance of nascent polypeptide chains to proteolytic digestion due to ribosomal shielding. Journal of Molecular Biology. 1967-06, roč. 26, čís. 2, s. 329–346. Dostupné online [cit. 2024-11-02]. doi:10.1016/0022-2836(67)90301-4. PMID 4962271. (anglicky) 
  4. ↑ LEBOUTON, A. V.; MASSE, J. Peters. Ultrastructural immunocytochemistry of nascent albumin topology: Proposed cytosolic folding and membrane transit of the protein. The Anatomical Record. 1981-10, roč. 201, čís. 2, s. 203–223. Dostupné online [cit. 2024-11-12]. ISSN 0003-276X. doi:10.1002/ar.1092010202. PMID 7032362. (anglicky) 
  5. ↑ BAN, Nenad; NISSEN, Poul; HANSEN, Jeffrey; MOORE, Peter B.; STEITZ, Thomas A. The Complete Atomic Structure of the Large Ribosomal Subunit at 2.4 Å Resolution. Science. 2000-08-11, roč. 289, čís. 5481, s. 905–920. Dostupné online [cit. 2025-02-01]. ISSN 0036-8075. doi:10.1126/science.289.5481.905. PMID 10937989. (anglicky) 
  6. ↑ a b c WILSON, Daniel N; BECKMANN, Roland. The ribosomal tunnel as a functional environment for nascent polypeptide folding and translational stalling. Current Opinion in Structural Biology. 2011-04, roč. 21, čís. 2, s. 274–282. Dostupné online [cit. 2024-11-04]. doi:10.1016/j.sbi.2011.01.007. PMID 21316217. (anglicky) 
  7. ↑ BOGDANOV, A. A.; SUMBATYAN, N. V.; SHISHKINA, A. V. Ribosomal tunnel and translation regulation. Biochemistry (Moscow). 2010-12, roč. 75, čís. 13, s. 1501–1516. Dostupné online [cit. 2024-11-01]. ISSN 0006-2979. doi:10.1134/S0006297910130018. PMID 21417991. (anglicky) 
  8. ↑ a b DAO DUC, Khanh; BATRA, Sanjit S; BHATTACHARYA, Nicholas. Differences in the path to exit the ribosome across the three domains of life. Nucleic Acids Research. 2019-05-07, roč. 47, čís. 8, s. 4198–4210. Dostupné online [cit. 2024-11-12]. ISSN 0305-1048. doi:10.1093/nar/gkz106. PMID 30805621. (anglicky) 
  9. ↑ a b WORTHAN, Sarah B.; FRANKLIN, Elizabeth A.; PHAM, Chi. The Identity of the Constriction Region of the Ribosomal Exit Tunnel Is Important to Maintain Gene Expression in Escherichia coli. Microbiology Spectrum. 2022-04-27, roč. 10, čís. 2. Dostupné online [cit. 2024-11-04]. ISSN 2165-0497. doi:10.1128/spectrum.02261-21. PMID 35311583. (anglicky) 
  10. ↑ YU, Shiqi; SREBNIK, Simcha; DAO DUC, Khanh. Geometric differences in the ribosome exit tunnel impact the escape of small nascent proteins. Biophysical Journal. 2023-01, roč. 122, čís. 1, s. 20–29. Dostupné online [cit. 2025-02-01]. doi:10.1016/j.bpj.2022.11.2945. PMID 36463403. (anglicky) 
  11. ↑ WILSON, Daniel N; ARENZ, Stefan; BECKMANN, Roland. Translation regulation via nascent polypeptide-mediated ribosome stalling. Current Opinion in Structural Biology. 2016-04, roč. 37, s. 123–133. Dostupné online [cit. 2024-11-02]. doi:10.1016/j.sbi.2016.01.008. PMID 26859868. (anglicky) 
  12. ↑ BHUSHAN, Shashi; GARTMANN, Marco; HALIC, Mario; ARMACHE, Jean-Paul; JARASCH, Alexander; MIELKE, Thorsten; BERNINGHAUSEN, Otto, aj. α-Helical nascent polypeptide chains visualized within distinct regions of the ribosomal exit tunnel. Nature Structural & Molecular Biology. 2010-03, roč. 17, čís. 3, s. 313–317. Dostupné online [cit. 2025-02-01]. ISSN 1545-9993. doi:10.1038/nsmb.1756. PMID 20139981. (anglicky) 
  13. ↑ NILSSON, Ola B.; HEDMAN, Rickard; MARINO, Jacopo, aj. Cotranslational Protein Folding inside the Ribosome Exit Tunnel. Cell Reports. 2015-09, roč. 12, čís. 10, s. 1533–1540. Dostupné online [cit. 2025-02-01]. doi:10.1016/j.celrep.2015.07.065. PMID 26321634. (anglicky) 
  14. ↑ HOLTKAMP, Wolf; KOKIC, Goran; JÄGER, Marcus; MITTELSTAET, Joerg; KOMAR, Anton A; RODNINA, Marina V. Cotranslational protein folding on the ribosome monitored in real time. Science. 2015-11-27, roč. 350, čís. 6264, s. 1104–1107. Dostupné online [cit. 2025-02-01]. ISSN 0036-8075. doi:10.1126/science.aad0344. PMID 26612953. (anglicky) 
  15. ↑ BOCK, Lars V; KOLÁŘ, Michal H; GRUBMÜLLER, Helmut. Molecular simulations of the ribosome and associated translation factors. Current Opinion in Structural Biology. 2018-04, roč. 49, s. 27–35. Dostupné online [cit. 2024-11-01]. doi:10.1016/j.sbi.2017.11.003. PMID 29202442. (anglicky) 
  16. ↑ a b WILSON, Daniel N. Ribosome-targeting antibiotics and mechanisms of bacterial resistance. Nature Reviews Microbiology. 2014-01, roč. 12, čís. 1, s. 35–48. Dostupné online [cit. 2024-11-02]. ISSN 1740-1526. doi:10.1038/nrmicro3155. PMID 24336183. (anglicky) 
  17. ↑ JENNI, Simon; NENAD, Ban. The chemistry of protein synthesis and voyage through the ribosomal tunnel. Current Opinion in Structural Biology. 2003-04, roč. 13, čís. 2, s. 212–219. Dostupné online [cit. 2024-11-01]. doi:10.1016/S0959-440X(03)00034-4. PMID 12727515. (anglicky) 
  18. ↑ XUE, Liang; SPAHN, Christian M. T.; SCHACHERL, Magdalena; MAHAMID, Julia. Structural insights into context-dependent inhibitory mechanisms of chloramphenicol in cells. Nature Structural & Molecular Biology. 2024-12-12. Dostupné online [cit. 2025-02-01]. ISSN 1545-9993. doi:10.1038/s41594-024-01441-0. PMID 39668257. (anglicky) 

Související články

[editovat | editovat zdroj]

v komentáři portál chemie a biologie, kategorie buněčná biologie

Citováno z „https://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Wikipedista:OndraMix/Pískoviště&oldid=24627218“