A trailing ribosome speeds up RNA polymerase at the expense of transcript fidelity via force and allostery.
A trailing ribosome speeds up RNA polymerase at the expense of transcript fidelity via force and allostery.
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尾随的核糖体会以力和变构为代价以牺牲转录本的保真度来加速RNA聚合酶。
DOI：
10.1016/j.cell.2023.02.008
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发表时间：
2023-03-16
期刊：
影响因子：
64.5
通讯作者：
Bustamante, Carlos J.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wee, Liang Meng;Tong, Alexander B.;Ariza, Alfredo Jose Florez;Canari-Chumpitaz, Cristhian;Grob, Patricia;Nogales, Eva;Bustamante, Carlos J.
在原核生物中，翻译可以发生在mRNA上，该mRNA在称为偶联的过程中被转录。核糖体在偶联过程中如何影响RNA聚合酶（RNAP）还不清楚。在这里，我们重建了E。coli偶联系统中，证明了核糖体可以阻止RNAP的暂停和终止，并以牺牲保真度为代价使总转录速率加倍。此外，我们监测耦合到核糖体的单个RNAP，并表明耦合增加了聚合酶的无停顿速度，并且机械辅助力足以解释耦合的大部分影响。此外，通过cryo-EM，我们观察到具有末端错配的RNAP采用回溯构象，而偶联的核糖体变构诱导这些聚合酶朝向催化活性的抗旋转状态。最后，我们证明了长时间的RNAP暂停对细胞活力是有害的，这可以通过偶联核糖体的聚合酶再激活来防止。批量、单分子、高通量测序和冷冻电镜的组合证明，核糖体通过机械力和变构的作用，增强了RNA聚合酶的活性，降低了RNA聚合酶在转录偶联过程中的保真度。
In prokaryotes, translation can occur on mRNA that is being transcribed in a process called coupling. How the ribosome affects the RNA polymerase (RNAP) during coupling is not well understood. Here, we reconstituted the E. coli coupling system and demonstrated that the ribosome can prevent pausing and termination of RNAP and double the overall transcription rate at the expense of fidelity. Moreover, we monitored single RNAPs coupled to ribosomes and show that coupling increases the pause-free velocity of the polymerase and that a mechanical assisting force is sufficient to explain the majority of the effects of coupling. Also, by cryo-EM, we observed that RNAPs with a terminal mismatch adopt a backtracked conformation, while a coupled ribosome allosterically induces these polymerases toward a catalytically active anti-swiveled state. Finally, we demonstrate that prolonged RNAP pausing is detrimental to cell viability, which could be prevented by polymerase reactivation through a coupled ribosome. A combination of bulk, single molecule, high-throughput sequencing, and cryo-EM demonstrates that the ribosome, through the action of mechanical force and allostery, enhances the activity and reduces the fidelity of RNA polymerase during translation-transcription coupling.
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Biopython：用于计算分子生物学和生物信息学的免费 Python 工具。
DOI：
10.1093/bioinformatics/btp163
发表时间：
2009-06-01
期刊：
Bioinformatics (Oxford, England)
影响因子：
--
作者：
Cock PJ;Antao T;Chang JT;Chapman BA;Cox CJ;Dalke A;Friedberg I;Hamelryck T;Kauff F;Wilczynski B;de Hoon MJ
通讯作者：
de Hoon MJ
影响因子：
3.4
作者：
Aitken, Colin Echeverria;Marshall, R. Andrew;Puglisi, Joseph D.
通讯作者：
Puglisi, Joseph D.
DOI：
10.1016/j.str.2012.08.017
发表时间：
2012-10-10
期刊：
Structure (London, England : 1993)
影响因子：
--
作者：
Bøggild A;Sofos N;Andersen KR;Feddersen A;Easter AD;Passmore LA;Brodersen DE
通讯作者：
Brodersen DE
DOI：
10.1107/s0907444909052925
发表时间：
2010-02
期刊：
Acta crystallographica. Section D, Biological crystallography
影响因子：
--
作者：
Adams PD;Afonine PV;Bunkóczi G;Chen VB;Davis IW;Echols N;Headd JJ;Hung LW;Kapral GJ;Grosse-Kunstleve RW;McCoy AJ;Moriarty NW;Oeffner R;Read RJ;Richardson DC;Richardson JS;Terwilliger TC;Zwart PH
通讯作者：
Zwart PH
影响因子：
5.6
作者：
Bailey, Elizabeth J.;Gottesman, Max E.;Gonzalez, Ruben L., Jr.
通讯作者：
Gonzalez, Ruben L., Jr.