Мітохондріальна трансляція ДНК (mtDNA) в еукаріотів; Новини-Медичні
Застереження: Ця сторінка є автоматичним перекладом цієї сторінки спочатку англійською мовою. Зверніть увагу, оскільки переклади створюються машинно, не всі переклади будуть ідеальними. Цей веб-сайт та його веб-сторінки призначені для читання англійською мовою. Будь-який переклад цього веб-сайту та його веб-сторінок може бути неточним і неточним, повністю або частково. Цей переклад подано на практиці.
Ядерно кодований мітохондріальний переклад регуляторного контролю білка. Однак деякі з них кодуються мітохондріальною ДНК (mtDNA) і виробляються мітохондріальними поступальними механізмами.
Знання механізмів трансляції бактерій та еукаріотів долає розуміння трансляції мітохондрій. Це пов’язано з відсутністю відповідних імітацій in vitro мітохондріального середовища, в якому процес можна вивчати.
Стрибав:
Машини для перекладу мітохондріальної ДНК схожі на машини прокаріотів
Загалом, система трансляції еукаріотичних мітохондрій нагадує систему, яка спостерігається у прокаріотів, а не передбачену систему, яка спостерігається в цитоплазмі еукаріотів. Незважаючи на це, мітохондріальна поступальна апаратура є характерною поодинокою, що пояснює кілька якостей, не спостерігаються у прокаріотів або еукаріотичної цитоплазми.
Кодони
Перша очевидна відмінність полягає в тому, що генетичний код, що використовується мітохондріями з метою трансляції, суттєво відрізняється від коду, визначеного для трансляції еукаріотичного ядерного білка в цитоплазмі та в бактеріях.
Цей код відомий як універсальний код для його повсюдного використання в кількох речовинах. Наприклад, в мітохондріях кодон UGA кодує триптофан, а не функціонує, відповідно до універсальних правил коду, як стоп-кодон. Крім того, метіонін кодується AUA, а не кодує ізолейцин, як диктує універсальний код.
Субодиниці рибосом, мРНК і тРНК
Друге зауваження, яке розпізнає мітохондріальний механізм трансляції, - це характеристики мРНК. Мітохондріальні мРНК, як правило, не мають 5 'неперекладених послідовностей, є неперекладеними і прикріпили до нього задній полі (А), розташований поблизу або відразу після стоп-кодону.
Найменша рибосомальна субодиниця мітохондрій, що називається міторібосомою, здатна з високою спорідненістю зв'язуватися з цими мітохондріальними мРНК незалежно від факторів або РНК-праймера.
По-третє, незважаючи на використання лише 22 тРНК, механізм трансляції може транслювати всі кодони, присутні в транскрипті. Це значно нижче, ніж 31 тРНК, що теоретично вимагається за припущеннями про коливання `.
На закінчення можна сказати, що мітохондрії ссавців можуть використовувати лише один tRNAMet, а не два tRNAMet, у кількох фазах грунтування (у присутності формильної групи) та фаз розширення (не маючи формилу). Крім того, мітохондрії інших нижчих еукаріотів також використовують спеціалізовані два tRNAMet.
Компоненти машин для перекладу мітохондрій
Мітохондріальний поступальний механізм складається з рРНК і тРНК, кодованих мітохондріальною ДНК, разом з білками, синтезованими в цитоплазмі. Сюди входять фактори, необхідні для ініціації, елонгації та термінації: білки мітохондріальних рибосом (MRP), синтетази аміноацил-тРНК та трансформілаза метіоніл-тРНК.
Основні трансляційні фактори ser при звичайному перекладі ядер, що спостерігаються у бактерій, включають IF1, IF2 та IF3. Фактори грунтування 1 і 2 є важливими для грунтування. Машини для перекладу в мітохондріях використовують два ортологічні білки IF2 та IF3, але ортологів IF1 немає. Ортологи - це гомологічні послідовності білків, що зустрічаються у різних видів.
Функціонування IF2 у мітохондріях (зване mtIF2) виконує функцію відповідних IF1 та IF2 у бактерій. Припускають, що це сталося через коротке накопичення пептиду (довжина 37 амінокислот), що полегшує утворення зв’язків між мітохондріальною рибосомою та mtIF2. Це веде переговори про утворення вихідної сполуки.
Фактори подовження, присутні в прокаріотів, також були знайдені в мітохондріях людини, це mtEFTu, mtEFT і mtEFG. Прокаріоти зазвичай залежать від одного білка EFG для процесу подовження та завершення. Однак у мітохондріях використовуються дві гомологічні форми EFG: mtEFG1 і mtEFG2. Кожен з них займає незалежні функції, що пояснюється доказами того, що дефектний mtEFG1 бере участь у мітохондріальних розладах. Крім того, mtEFG2 демонструє чітке просторове вираження в скелетних м'язах, серці та печінці.
Незважаючи на їх загальну характеристику високої швидкості метаболічної енергії, значення mtEFG2 у цих тканинах ще потрібно з'ясувати. Пропуск mtEFG2 у дріжджах, на відміну від mtEFG1, не впливає на синтез білка мітохондрій.
Було показано, що надмірне вираження mtEFG2 не може компенсувати дефект mtEFG1. Це говорить про те, що mtEFG2 не працює при транслокації. Транслокація - це процес, за допомогою якого дві тРНК та пов'язані з ними іРНК рухаються через рибосому за допомогою багатоетапного процесу. Отже, відсутність mtEFG1 не можна врятувати mtEFG2, тим самим уникаючи руху частини мРНК-тРНК.
З цієї причини кодон процедури не може потрапити в трансляційний центр, і трансляція мРНК припиняється. Цю теорію підтвердили Цубой та співавт., Які продемонстрували специфічну роль mtEFG1 у каталізації транслокації.
В одному дослідженні було показано, що mtEFG2 функціонує при рециркуляції рибосом і продемонстрував відсутність каталізатора транслокації. Отже, прокаріотичний білок EFG має подвійну функціональність. В іншому випадку це розподіляється між mtEFG1 та mtEFG2 в мітохондріях.
У бактерій фактори вивільнення RF1, RF2, RF3 та фактор рециркуляції рибосом зусилля швидкої реакції каталізують завершення трансляції. RF1 і RF2 є факторами класу I, які каталізують гідроліз пептидил тРНК за кодоновими деталями.
RF3 - фактор класу II, який стимулює активність фактора I класу та рибосомну дисоціацію. Крім того, у бактерій RF1 та RF2 ідентифікують стоп-кодон SAU, а розпізнавання UAG та UGA відбувається певним чином за допомогою RF1 та RF2, відповідно.
Однак у еукаріотичному цитозолі саме фактори вивільнення RF1 та RF3 реалізуються в процесі завершення, лише один фактор класу I ідентифікує кожен із трьох стоп-кодонів. Незважаючи на розуміння факторів завершення, що беруть участь як в еукаріотичному цитозолі, так і в прокаріотах, розуміння факторів завершення, що беруть участь у мітохондріях, є поганим. У мітохондріях виявлено два фактори вивільнення (mtRF1 та mtRF1a) та один фактор повторного використання (mtRRF).
mtRF1a, зокрема, відповідає за завершення перекладу на кодонах SAU та UAG. Це аналог бактеріального RF1. Фактори розпушення мітохондрій, що ідентифікують два інших мітохондріальних стоп-кодони, AGG та AGA, ще мають бути вирішені. mtRF1, другий фактор вивільнення, для якого не доведено, що забезпечує таку функцію вивільнення, насправді може знизити транскрипцію при AGG та AGA. Інша можливість полягає в тому, що AGA і AGG насправді можуть редагуватися на UAG і згодом виявлятися mtRF1a.
Мітобосоми ссавців також відрізняються за будовою: вони містять половину рРНК, присутніх у мітохондріях бактерій. Незважаючи на це, вони мають високий вміст білка внаслідок накопичення білка, його розміру та рекрутингу, що призводить до збільшення молекулярної маси.
TRNA є остаточним диференціюючим елементом мітохондрій ссавців. Вони коротші за бактеріальні або еукаріотичні цитоплазматичні тРНК і мають нижчу третинну структуру через варіації d та Т-петель, які визначають ступінь згортання.
Здається, посттранскрипційні модифікації регулюють складчастість, про що свідчить аномальна складчастість за їх відсутності. Ці PTM також покращують специфічність тРНК та правильне розпізнавання кодонами мРНК.
Грунтування
Спосіб ініціювання трансляції незрозумілий, але більшість сучасних даних свідчать про те, що фактор mtIF3 опосередковує розбирання міторібосоми. Ця подія згодом дозволяє утворювати сполуку ініціатора. Це пов’язано з тим, що дисоціація двокомпонентних субодиниць (малого SSU та великого LSU) оголює сусідню поверхню, з якою вони пов’язані, тим самим дозволяючи сполуці кислота-тРНК, fMet-тРНК та мРНК Met-аміни починати зв'язуватися.
Фактор mtIF3 передбачається для полегшення зв’язування мРНК з міторібосомним SSU, який вирівнює стоп-кодони AUG (p) у пептидильному ділянці. Крім того, вважається, що mtIF3 запобігає передчасному вилученню fMet-тРНК та mtIF2.
Зв'язування fMet-тРНК залежить від mtIF2 і додатково стимулюється зв'язуванням GTP. Асоціація LSU з SSU випускає mtIF3. Крім того, гідроліз GTP ініціюється LSU, що призводить до вивільнення mtIF2. Це означає закінчення фази грунтування і процедура подовження може розпочатися.
Подовження
Подовження в мітохондріальному перекладі спостерігається як у бактерій, з різницею лише у величині констант дисоціації між mtEFTu та його взаємодіючими асоціантами. Співвідношення різних факторів подовження, які можуть бути адаптовані до деталей тканини, впливають на швидкість подовження.
Коефіцієнт розширення, зв'язування mtEFTu, GTP, і ця частина ставить під сумнів сполуки аміноацил-тРНК щодо неправильних (або не пов'язаних) сполучень тРНК та амінокислот. Цей процес називається дезактивацією. mtEFTu також запобігає деградації тРНК за допомогою гідролази, оскільки транспортує її до ділянки акцептора (а) на рибосомному SSU, де вона функціонує в процесі трансляції мРНК.
Переклад стосується сполучення кодону мРНК з антикодоном тРНК, щоб забезпечити отримання правильної амінокислоти. Міторибосома стимулює гідроліз GTP при правильному сполученні кодону з антикодоном, і отриманий mtEFTuPIB вивільняється.
Білок нуклеотидного обміну відповідає за "скидання" mtEFTu шляхом змішування PIB для GTP, тим самим дозволяючи mtEFTu брати участь в іншому циклі елонгації. Аміноацил-тРНК в міторібосомі згодом витісняється, потрапляючи в поточний центр пептидилтрансферази LSU. Тут відбувається каталізація пептидного зв’язку, і пептидна мережа розширюється амінокислотою.
межа mtEFG1 за допомогою GTP каталізує цей рух від однієї ділянки до сусідньої, тобто А до Р, це називається транслокацією. mtEFG1 досягає цього, опосередковуючи конформаційні зміни в mtEFG1 та міторібосомі.
Сайти A і P тРНК переносяться на P і залишають сайти відповідно. Крім того, мРНК зміщується за швидкістю трьома нуклеотидами (один кодон), що дозволяє продовжувати процес. ТРНК, що займає сайт E, не заряджається (більше не приєднується до амінокислоти) через утворення пептидного зв’язку в сусідньому місці P.
Згодом тРНК може вийти з міторібосоми, що дозволяє розпочати новий цикл елонгації. Таким чином, процес подовження можна узагальнити як транслокацію сайту MONKEY для розширення пептиду.
Завершення
Зустрічаючи стоп-кодон (SAU, UAG, AGA або AGG) на ділянці A, фактор вивільнення мітохондрій mtRF1a (або mtFR1) стимулює дисоціацію білка з останньою молекулою тРНК, що знаходиться в місці P. Гідроліз ефірного зв'язку між зароджується передбачається, що поліпептид і тРНК каталізуються, залежно від GTP, центром пептидилтрансферази на LSU у відповідь на mtRF1a/mtRF1. Після вивільнення пептиду фактор повторного використання mtRRF та mtEFG2 · GTP дозволяють дисоціювати від тРНК, мРНК та міторібосомних субодиниць. Гідроліз GTP необхідний для mtRRF та mtEFG2 Дисоціація PIB від LSU.
Джерела
Подальше читання
Хідая Аліуче
Хідая - ентузіаст наукових комунікацій, який нещодавно закінчив університет і починає кар'єру в галузі науки та медичного копірайтингу. Вона має ступінь бакалавра біохімії в Манчестерському університеті. Вона захоплюється письмом і особливо цікавиться мікробіологією, імунологією та біохімією.
Цитати
Будь ласка, використовуйте один із наступних форматів, щоб цитувати цю статтю у своєму есе, роботі чи доповіді:
Аліуче, Хідая. (2019, 24 травня). Мітохондріальна трансляція ДНК (mtDNA) в еукаріотів. Новини-Медичні. Отримано 04 лютого 2021 року з https://www.news-medical.net/life-sciences/Mitochondrial-DNA-(mtDNA)-Translation-in-Eukaryotes.aspx.
Аліуче, Хідая. "Мітохондріальна трансляція ДНК (мтДНК) у еукаріотів". Новини-Медичні. 04 лютого 2021 року. .
Аліуче, Хідая. "Мітохондріальна трансляція ДНК (мтДНК) у еукаріотів". Новини-Медичні. https://www.news-medical.net/life-sciences/Mitochondrial-DNA-(mtDNA)-Translation-in-Eukaryotes.aspx. (дата звернення 04 лютого 2021).
Аліуче, Хідая. 2019. Мітохондріальна трансляція ДНК (mtDNA) у еукаріотів. News-Medical, переглянутий 04 лютого 2021 р., Https://www.news-medical.net/life-sciences/Mitochondrial-DNA-(mtDNA)-Translation-in-Eukaryotes.aspx.
News-Medical.Net надає цю медичну інформаційну послугу відповідно до цих умов. Зверніть увагу, що медична інформація, розміщена на цьому веб-сайті, призначена для підтримки, а не для заміщення стосунків між пацієнтом та лікарем/лікарем та медичної консультації, яку вони можуть надати.
News-Medical.net - Сайт AZoNetwork