Visualizing the transfer-messenger RNA as the ribosome resumes translation.
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DOI：
10.1038/emboj.2010.255
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发表时间：
2010-11-17
期刊：
影响因子：
11.4
通讯作者：
Frank, Joachim
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Fu, Jie;Hashem, Yaser;Wower, Iwona;Lei, Jianlin;Liao, Hstau Y.;Zwieb, Christian;Wower, Jacek;Frank, Joachim
停滞在缺乏终止密码子的 mRNA 上的细菌核糖体可以通过一种称为“翻译”的过程来拯救，该过程涉及核糖核蛋白复合物 tmRNA-SmpB。这项冷冻电镜研究以及 Weis 等人共同发表的研究揭示了 tmRNA 的翻译是如何恢复的。被截短的 mRNA 停滞的细菌核糖体被转移信使 RNA (tmRNA) 拯救，这是一种包含 tRNA 样结构域 (TLD) 和内部开放阅读框 (ORF) 的双功能分子。 tmRNA 以其 TLD 占据空 A 位点，在延伸因子 Tu 和称为小蛋白 B (SmpB) 的蛋白质因子的帮助下进入核糖体，并将翻译转换为自己的 ORF。在这项研究中，我们使用冷冻电子显微镜，获得了体内形成的复合物的第一个结构，该复合物包含核糖体和 tmRNA，该复合物位于 TLD 容纳到核糖体 P 位点的位置。我们发现，当 tmRNA 的 TLD 移动到核糖体 P 位点并且在其 ORF 上恢复翻译时，tmRNA 在核糖体上保持稳定的“弧叉”结构。基于密度图，我们建立了一个原子模型，该模型表明SmpB与恢复密码子上游的五个核苷酸相互作用，从而确定tmRNA ORF上阅读框的正确选择。
Bacterial ribosomes that are stalled on mRNAs lacking a stop codon can be rescued by a process called ‘transtranslation' that involves the ribonucleoprotein complex tmRNA–SmpB. This cryo-EM study, and the copublished study by Weis et al, reveal how translation on tmRNA is resumed Bacterial ribosomes stalled by truncated mRNAs are rescued by transfer-messenger RNA (tmRNA), a dual-function molecule that contains a tRNA-like domain (TLD) and an internal open reading frame (ORF). Occupying the empty A site with its TLD, the tmRNA enters the ribosome with the help of elongation factor Tu and a protein factor called small protein B (SmpB), and switches the translation to its own ORF. In this study, using cryo-electron microscopy, we obtained the first structure of an in vivo-formed complex containing ribosome and the tmRNA at the point where the TLD is accommodated into the ribosomal P site. We show that tmRNA maintains a stable ‘arc and fork' structure on the ribosome when its TLD moves to the ribosomal P site and translation resumes on its ORF. Based on the density map, we built an atomic model, which suggests that SmpB interacts with the five nucleotides immediately upstream of the resume codon, thereby determining the correct selection of the reading frame on the ORF of tmRNA.
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