50S核糖體亞基
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50核糖體亞基是原核細(xì)胞內(nèi)70S核糖體中的較大亞基。該亞基由一條5S rRNA、一條23S rRNA及約34個(gè)核糖體蛋白質(zhì)分子構(gòu)成，在原核翻譯中負(fù)責(zé)在tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)來的氨基酸分子之間形成肽鍵。50S核核糖體亞基是某些抗生素（如氯霉素、氯潔霉素及截短側(cè)耳素等）的結(jié)合位點(diǎn)，這些抗生素可通過阻斷蛋白質(zhì)生物合成來殺滅細(xì)菌。
目錄 |
組成與結(jié)構(gòu)
50S核糖體亞基是70S核糖體中較大的亞基，由多種核糖體蛋白質(zhì)及兩種rRNA結(jié)合形成。50S核糖體亞基中的rRNA分子不僅具有二級(jí)結(jié)構(gòu)，還在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上建立了更復(fù)雜的三級(jí)結(jié)構(gòu)。50S核糖體亞基中RNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)是70S核糖體維持一定形態(tài)并產(chǎn)生催化活性的關(guān)鍵。
研究人員通過利用電子顯微鏡及X射線晶體學(xué)方面的技術(shù)獲得了死海鹽盒菌（Haloarcula marismortui）50S核糖體亞基2.4?分辨率的電子密度圖。
50S核糖體亞基的質(zhì)量約為30S核糖體亞基的兩倍。Steitz實(shí)驗(yàn)室于2000斗制作的50S核糖體亞基結(jié)構(gòu)模型中，包含該實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的50S核糖體亞基23S rRNA2923個(gè)核苷酸中的 2711個(gè)、5S rRNA中所有的共122個(gè)核苷酸及31個(gè)核糖體蛋白質(zhì)中的27個(gè)。
50S核糖體亞基中的23S rRNA在二級(jí)結(jié)構(gòu)上可分為六大結(jié)構(gòu)域。其中，結(jié)構(gòu)域Ⅴ的作用對(duì)70S核糖體肽酰轉(zhuǎn)移酶活性的貢獻(xiàn)是最大的。在三級(jí)結(jié)構(gòu)的層面上看，50S核糖體亞基中的rRNA是一個(gè)獨(dú)立的巨大結(jié)構(gòu)域，而30S核糖體亞基中的rRNA則仍具有3個(gè)結(jié)構(gòu)域。這個(gè)不同導(dǎo)致50S核糖體亞基的撓性比30S核糖體亞基的低，使50S核糖體亞基的結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，符合其需具備的催化功能對(duì)其結(jié)構(gòu)的精確要求。
50S核糖體亞基中的蛋白質(zhì)大部分都位于該亞基的表面而離活性位點(diǎn)較遠(yuǎn)。約17種50S核糖體亞基的蛋白質(zhì)呈球形，其余約13種都是完全延展開來的或擁有凸出的延伸區(qū)域。50S核糖體亞基的大部分表面區(qū)域由核糖體蛋白質(zhì)覆蓋被認(rèn)為可以提供自由能以固定該亞基整體結(jié)構(gòu)，使其內(nèi)部形成穩(wěn)定的缺少蛋白質(zhì)的催化區(qū)域。研究人員另發(fā)現(xiàn)50S核糖體亞基中的某些核糖體蛋白質(zhì)位于翻譯因子結(jié)合位點(diǎn)處，它們的可能被用于與翻譯因子產(chǎn)生相互作用。
功能與作用機(jī)制
50S核糖體亞基具有催化肽酰轉(zhuǎn)移的活性、防止合成中的肽鏈被水解、為G蛋白因子（用于輔助轉(zhuǎn)錄起始、延伸及終止提供結(jié)合位點(diǎn)）并輔助合成后的肽鏈折疊從而形成蛋白質(zhì)。
轉(zhuǎn)肽
研究人員利用誘導(dǎo)契合說解釋了50S核糖體亞基如何催化肽酰轉(zhuǎn)移反應(yīng)并防止肽鏈水解[3]：
氨基酰-tRNA進(jìn)入核糖體A位點(diǎn)，其轉(zhuǎn)運(yùn)的氨基酸分子的氨基便進(jìn)攻在核糖體P位點(diǎn)的肽酰-tRNA羧基中的碳原子，使A位點(diǎn)中的tRNA肽鏈末端通過酯化反應(yīng)增加一分子氨基酸并使P位點(diǎn)中的tRNA去U2620（E. coli中為2585）、A2486（2451）和C2106 （2063）將位于它們之間的羧基夾持，使其取向變?yōu)槊鎸?duì)A位點(diǎn)。因?yàn)閺孽セ矫姘l(fā)起的最佳進(jìn)攻角度約為105°，所以新取向能防止羧基受到任何來自A位點(diǎn)的親核進(jìn)攻。當(dāng)具有完整CCA序列的tRNA的接納莖結(jié)合在A位點(diǎn)時(shí)，該tRNA分子中的C74與核苷酸U2590（2555）發(fā)生堆疊后便誘導(dǎo)50S核糖體亞基產(chǎn)生構(gòu)象上的變化，令核苷酸U2541（2506）、U2620（2585)發(fā)生越過G2618（2583）的運(yùn)動(dòng)。堿基之間相對(duì)位置的改變讓酯基獲得一個(gè)可接受來自A位點(diǎn)親核進(jìn)攻的新構(gòu)象。
核苷酸A2486（2451）的N3是離50S核糖體亞基中正在形成的肽鍵最近的原子，它可能具有使A位點(diǎn)中的氨基酰-tRNA的氨基更易于發(fā)動(dòng)親核進(jìn)攻的作用。A2486（2451）通過一種電核中繼機(jī)制（ charge relay mechanism）使其pKa提高5個(gè)單位并與該氨基間形成氫鍵以增大自身的親核性。A2486（2451）能和與A2486（2450）嵌入的磷酸基以氫鍵連接的G2482（G2447）相互作用。該嵌入磷酸基可使這兩個(gè)稀有的亞胺基異構(gòu)化的堿基更穩(wěn)定，并令N3擁有負(fù)電荷密度。
輔助蛋白質(zhì)形成
50S核糖體亞基在體內(nèi)（in vitro）及體外（in vivo）都可扮演折疊多肽鏈的角色。[4]在該過程中，50S核糖體亞基為肽鏈?zhǔn)杷蹟n步驟提供了一個(gè)疏水表面。新合成的肽鏈需完全進(jìn)入50S核糖體亞基以完成折疊。這個(gè)步驟需要消耗一定的時(shí)間（如β-半乳糖苷酶5min）。
參見
參考文獻(xiàn)
- ↑ Ban N, Nissen P, Hansen J, Moore P, Steitz T. The complete atomic structure of the large ribosomal subunit at 2.4 A resolution. Science. 2000, 289 (5481): 905–20. doi:10.1126/science.289.5481.905. PMID 10937989.
- ↑ Nissen P, Hansen J, Ban N, Moore P, Steitz T. The structural basis of ribosome activity in peptide bond synthesis. Science. 2000, 289 (5481): 920-929. doi:10.1126/science.289.5481.920.
- ↑ Schmeing T, Huang K, Strobel S, Steitz T. An induced-fit mechanism to promote peptide bond formation and exclude hydrolysis of peptidyl-tRNA. Nature. 2005, 438: 520-524. doi:10.1038/nature04152.
- ↑ Basu A, Ghosh J, Bhattacharya A, Pal S, Chowdhury S, DasGupta C. Splitting of ribosome into its subunits by unfolded polypeptide chains. Current Science. 2003, 84: 1123-1125.
外部鏈接
- 50S核糖體亞基-抗生素復(fù)合物的資料
- 蛋白質(zhì)合成抑制劑類抗生素資料
- MeSH（醫(yī)學(xué)主題詞）上面的23S+Ribosomal+RNA
- MeSH（醫(yī)學(xué)主題詞）上面的5S+Ribosomal+RNA
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