小さなゲノムを持つ細菌のリボソームの単純化

Simplification of ribosomes in bacteria with tiny genomes.

• Daria D Nikolaeva
• Mikhail S Gelfand
• Sofya K Garushyants

抄録

リボソームは、タンパク質の生合成を行う細胞内の重要な機械である。リボソームの構造と組成はすべての種で高度に保存されている。しかし、細菌の中にはリボソームタンパク質が不完全なものもあることが報告されています。私たちは、リボソームのタンパク質組成を214個の小さな細菌のゲノム（1Mb未満）で解析した結果、リボソームの組成はかなり安定しているが、特にゲノムが劇的に減少した細菌では、一部のリボソームタンパク質が欠落している可能性があることを明らかにしました。大サブユニットのタンパク質組成は小サブユニットのタンパク質組成よりも保存性が低い。私たちは、頻繁に失われるリボソームタンパク質のセットを同定し、それらがリボソーム表面に位置し、他のリボソーム構成要素との接触が少ない傾向があることを実証しました。さらに、いくつかのタンパク質は進化的に相関した方法で失われている。また、rRNAの減少も一般的で、欠失はほとんどが遊離ループで起こる。最後に、抗シャイン-ダルガルノ配列の喪失は、より多くのリボソームタンパク質の喪失と関連している。

The ribosome is an essential cellular machine performing protein biosynthesis. Its structure and composition are highly conserved in all species. However, some bacteria have been reported to have an incomplete set of ribosomal proteins. We have analyzed ribosomal protein composition in 214 small bacterial genomes (< 1 Mb) and found that although the ribosome composition is fairly stable, some ribosomal proteins may be absent, especially in bacteria with dramatically reduced genomes. The protein composition of the large subunit is less conserved than that of the small subunit. We have identified the set of frequently lost ribosomal proteins and demonstrated that they tend to be positioned on the ribosome surface and have fewer contacts to other ribosome components. Moreover, some proteins are lost in an evolutionary correlated manner. The reduction of rRNA is also common, with deletions mostly occurring in free loops. Finally, the loss of the anti-Shine-Dalgarno sequence is associated with the loss of a higher number of ribosomal proteins.

© The Author(s) 2020. Published by Oxford University Press on behalf of the Society for Molecular Biology and Evolution.