日本語AIでPubMedを検索
100Sリボソームの冬眠構造からリボソームタンパク質S1の不活性構造が明らかに
Structure of a hibernating 100S ribosome reveals an inactive conformation of the ribosomal protein S1.
PMID: 30177741 DOI: 10.1038/s41564-018-0237-0.
抄録
栄養不足などのストレス条件下で生き残るために、細菌の 70S リボソームは二量体化して冬眠状態の 100S 粒子を形成します。大腸菌のようなγ-プロテオバクテリアでは、リボソーム調節因子（RMF）と冬眠促進因子（HPF）が100S粒子の形成に必要である。本研究では、定常期の大腸菌細胞から分離された70Sおよび100S粒子の低温電子顕微鏡による単粒子構造を、それぞれ3.0Åおよび7.9Åの分解能で示した。その結果、HPFとRMFの結合部位のほか、脱アシル化されたEサイトトランスファーRNAとリボソームタンパク質bS1の存在が明らかになった。HPF は E-tRNA の anticodon-stem-loop と相互作用し、メッセンジャー RNA と A サイトおよび P サイト tRNA の結合部位を閉塞します。RMFは、bS1のコンパクトな構造の安定化を促進し、16SリボソームRNA（rRNA）のアンチシャイン-ダルガルノ配列を一緒に封鎖し、それによって翻訳開始を阻害します。二量化界面では、uS2のC末端が対称性関連粒子のmRNA入口チャネルをプローブしており、二量化はチャネル内のmRNAの結合をブロックすることでリボソームを不活性化することを示唆している。大腸菌の100S配列は、これまでグラム陽性菌で観察されてきた100S粒子とは異なり、翻訳制御におけるbS1のユニークな役割を明らかにした。
To survive under conditions of stress, such as nutrient deprivation, bacterial 70S ribosomes dimerize to form hibernating 100S particles. In γ-proteobacteria, such as Escherichia coli, 100S formation requires the ribosome modulation factor (RMF) and the hibernation promoting factor (HPF). Here we present single-particle cryo-electron microscopy structures of hibernating 70S and 100S particles isolated from stationary-phase E. coli cells at 3.0 Å and 7.9 Å resolution, respectively. The structures reveal the binding sites for HPF and RMF as well as the unexpected presence of deacylated E-site transfer RNA and ribosomal protein bS1. HPF interacts with the anticodon-stem-loop of the E-tRNA and occludes the binding site for the messenger RNA as well as A- and P-site tRNAs. RMF facilitates stabilization of a compact conformation of bS1, which together sequester the anti-Shine-Dalgarno sequence of the 16S ribosomal RNA (rRNA), thereby inhibiting translation initiation. At the dimerization interface, the C-terminus of uS2 probes the mRNA entrance channel of the symmetry-related particle, thus suggesting that dimerization inactivates ribosomes by blocking the binding of mRNA within the channel. The back-to-back E. coli 100S arrangement is distinct from 100S particles observed previously in Gram-positive bacteria, and reveals a unique role for bS1 in translation regulation.