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eIF5Bは翻訳開始から伸長への移行をゲートする
eIF5B gates the transition from translation initiation to elongation.
PMID: 31534220 PMCID: PMC6763361. DOI: 10.1038/s41586-019-1561-0.
抄録
翻訳開始は、タンパク質合成のための読み取りフレームを確立することにより、mRNAにコードされているタンパク質の量と同一性の両方を決定します。真核細胞では、多数の翻訳開始因子がポリペプチド合成のためにリボソームを準備していますが、このプロセスの基本的なダイナミクスは不明なままです。中心的な問題は、真核生物のリボソームがどのようにして翻訳開始から伸長に移行するのかということです。ここでは、精製酵母サッカロミセス・セレビシエ翻訳系を用いて、in vitro単一分子蛍光顕微鏡法を用いて、翻訳開始の遅れと伸長への移行の経路をリアルタイムで直接観察した。この転移は大腸菌で報告されているものに比べて真核生物では遅い。伸長への移行が遅いのは、個々のリボソームサブユニットが結合した後の80Sリボソーム上での真核生物の開始因子5B（eIF5B）の滞留時間が長いためであると考えられた。リボソームサブユニット結合後のeIF5BのGTPase活性を阻害することで、80S複合体からのeIF5Bの解離を防ぎ、伸長を防止した。このことから、eIF5Bの解離が伸長開始から伸長への移行の運動学的チェックポイントとして機能していること、また、eIF5Bの放出がGTP加水分解を誘発するリボソーム複合体の構造変化によって支配されている可能性があることが明らかになった。
Translation initiation determines both the quantity and identity of the protein that is encoded in an mRNA by establishing the reading frame for protein synthesis. In eukaryotic cells, numerous translation initiation factors prepare ribosomes for polypeptide synthesis; however, the underlying dynamics of this process remain unclear. A central question is how eukaryotic ribosomes transition from translation initiation to elongation. Here we use in vitro single-molecule fluorescence microscopy approaches in a purified yeast Saccharomyces cerevisiae translation system to monitor directly, in real time, the pathways of late translation initiation and the transition to elongation. This transition was slower in our eukaryotic system than that reported for Escherichia coli. The slow entry to elongation was defined by a long residence time of eukaryotic initiation factor 5B (eIF5B) on the 80S ribosome after the joining of individual ribosomal subunits-a process that is catalysed by this universally conserved initiation factor. Inhibition of the GTPase activity of eIF5B after the joining of ribosomal subunits prevented the dissociation of eIF5B from the 80S complex, thereby preventing elongation. Our findings illustrate how the dissociation of eIF5B serves as a kinetic checkpoint for the transition from initiation to elongation, and how its release may be governed by a change in the conformation of the ribosome complex that triggers GTP hydrolysis.