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細菌の開始因子( IF) は、ポリペプチド翻訳の開始複合体を安定化させるタンパク質です。
翻訳開始はタンパク質合成に不可欠であり、細菌におけるmRNAの翻訳忠実度と効率を調節する。[1] 30Sリボソームサブユニット、開始tRNA、およびmRNAは伸長の開始複合体を形成する。[2]この複雑なプロセスには、細菌における3つの必須タンパク質因子、IF1、IF2、およびIF3が必要である。[3]これらの因子は30Sサブユニットに結合し、mRNA上の正しい開始コドンの選択を促進する。[4] 8.2 kDaの最小因子であるIF1は、Aサイトでの伸長tRNAの結合をブロックする。[5] IF2は、開始tRNAをPサイトに輸送する主要な成分である。[6] IF3は、Pサイトのコドンとアンチコドンのペアリングをチェックし、誤った開始複合体を拒否する。[7]
整然とした開始メカニズムは、IF3が30Sサブユニットに付着してその形状を変えることから始まります。[8]次にIF1が結合し、続いてmRNAが結合して、コドン-P部位相互作用を開始します。[9] IF2は開始tRNAとともに入り、それを開始コドンに配置します。[6] IF2によるGTP加水分解により、それとIF3が解放され、50Sサブユニットの結合が可能になります。[10] IF1、IF2、IF3の協調した結合と活性は、細菌における迅速かつ正確な翻訳開始に不可欠です。これらは開始コドンの選択を促進し、活性でタンパク質合成の準備が整った70Sリボソームを組み立てます。
IF1
細菌の開始因子 1 は、 A 部位の30S リボソームサブユニットと結合し、アミノアシル tRNAの侵入を防ぎます。親和性を高めることで、 IF2 のリボソームへの結合を調整します。また、 50S サブユニットの結合を妨げ、70S サブユニットの形成を停止する可能性もあります。また、核酸結合タンパク質に共通する β ドメインフォールドも含まれています。eIF1Aのホモログです。開始因子 IF-1 は、わずか 8.2kDa で最も小さい翻訳因子です。 [11] A 部位をブロックするだけでなく、リボソームの結合と解離のダイナミクスに影響を及ぼします。IF-1 は、おそらく 30S サブユニットの構造変化を誘導することにより、IF-3 との解離を促進します。[12]また、おそらくサブユニットの構成を変更することにより、IF-2 の 30S サブユニットへの結合親和性を高めます。[13] IF-1はA部位を占有しますが、 tRNA結合とは異なる方法で占有します。構造研究は、IF-1が16S rRNAのヘリックス44のマイナーグルーブにループを挿入し、塩基A1492とA1493を反転させることを示しています。[14]この挿入によりヘリックス44のヌクレオチドが再配置され、70Åの距離にわたって構造変化が伝達され、30Sサブユニットのヘッドが回転します。IF-1変異体は寒冷感受性表現型を示すことがあり、これは寒冷ショック適応における因子の役割を示しています。[15]特定の変異はまた、低温で遺伝子のoにつながるため、IF-1が遺伝子制御に関与していることを示唆しています。[16] IF-1は、A部位をブロックするだけでなく、開始時にリボソームの構造とダイナミクスを積極的に変更します。
IF2
IF2開始因子は、タンパク質合成の過程で重要な構成要素です。3 つの不可欠な翻訳開始因子の中で最大のものは IF-2 で、分子量は 97 kDa です。[17] [ 18]このタンパク質には、N 末端ドメイン、GTPase ドメイン、リンカー領域、C1、C2、C 末端ドメインなど、多くのドメインがあります。GTPase ドメインには、GTP の結合と加水分解を担う G1-G5 モチーフが含まれます。[19] IF2 の活性は、GTP の結合と加水分解によって誘発される構造変化によって制御されます。[6] IF-2 の主な機能は、開始 fMet-tRNA を 30S リボソームサブユニットの P 部位に輸送することです。[20] IF2 の C2 ドメインは、開始 tRNA に対する独自の認識と結合親和性を持っています。 IF-2タンパク質は、GTPおよびfMet-tRNAと相互作用する際に三元複合体を形成することが観察されている。[21]この複合体は30Sサブユニットと相互作用することがわかっている。[6] mRNA翻訳の開始には、tRNAアンチコドンと一致するコドン-アンチコドン塩基を介して、開始コドンがPサイトに配置されることが含まれる。[22] IF2は開始コドンの選択精度を調節し、fMet-tRNAに選択的に結合することにより伸長tRNAの結合を阻害する。[23]さらに、開始tRNAを30Sサブユニット上に再配置して、Pサイトとの最適な接触を強化する。[24]さらに、IF2はRNAシャペロン活性を示し、誤って折り畳まれたRNA構造を修正することができる。一般的に、IF2 タンパク質は、mRNA と fMet-tRNA の開始コドンへの結合、サブユニットの結合、GTPase の活性化など、翻訳開始の多くのステップを調整する上で重要な役割を果たします。
IF3
開始因子IF3は、柔軟なリジンに富むリンカーによって接続された2つのコンパクトなα/βドメイン（IF3CとIF3N）を含む21kDaの小さなタンパク質です。[25] [26] IF3の機能のほとんどはIF3Cドメインによって媒介され、IF3Nは30Sサブユニットの結合を制御します。細菌開始因子3（infC）はすべての細菌種に普遍的に見られるわけではありませんが、大腸菌では30SサブユニットがmRNAの開始部位に結合するために必要です。IF3は、小さなサブユニットが開始複合体を形成するために必要ですが、50Sサブユニットが結合できるようにするために放出される必要があります。[27] [28] IF3は30Sサブユニットのプラットフォーム側、16S rRNAのヘリックス23、24、25、26、45、およびリボソームタンパク質S7、S11、S12の近くに付着します。[29] IF3Cドメインは、保存された基本残基R99、R116、R147、およびR168を介して30Sサブユニットと相互作用します。[30] IF3の主な機能は、開始コドン選択中にPサイトでコドン-アンチコドン対合を検査することです。[7]不一致または誤ったtRNAを含む非標準的な開始複合体の解離を促進します。[31] [32] IF3は開始tRNAを検査して伸長tRNAを拒否し、70Sリボソームのサブユニットへの解離を促進して、開始のための自由な30Sサブユニットのプールを提供します。[9] IF3のもう一つの重要な役割は、開始コドン選択のために、30Sサブユニット上のmRNAをスタンバイサイトからPサイトデコードサイトに再配置することです。[33] [34] IF3は開始時にIF1およびIF2と協調して働き、IF2の結合を調節して開始コドン選択の忠実度を高めます。
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外部リンク
- 米国国立医学図書館の医学件名標目(MeSH)における原核生物+開始+因子