読み込み緩和のメカニズムは,GCN1を介した翻訳品質管理の原則を明らかにします
Martin B D Müller1, Prasad Kasturi1, Gopal G Jayaraj1
1Department of Cellular Biochemistry, Max Planck Institute of Biochemistry, Am Klopferspitz 18, 82152 Martinsried, Germany.
Cell
|June 20, 2023
まとめ
mRNAの読み込みから逸脱したタンパク質は,BAG6チャペロン複合体とGCN1を含む2段階の品質管理経路によってクリアされます. GCN1はまた,特に老化中に,タンパク質のホメオスタシスを維持し,翻訳のダイナミクスを調節します.
科学分野:
- 分子生物学
- 細胞生物学
- 遺伝学
背景:
- 3' 未翻訳領域 (3' UTRs) への読み込み変換は,異常なタンパク質を生成する.
- メタゾアにはこれらの異常なタンパク質を除去するメカニズムがありますが,それらは完全に理解されていません.
- これらのクリアランスメカニズムを理解することは,タンパク質ホメオスタシスの維持に不可欠です.
研究 の 目的:
- 読み込みタンパク質のクリアランスの基礎となる分子機構を明らかにする.
- この過程におけるBAG6チャペロン複合体とGCN1の役割を調査する.
- GCN1の翻訳調節とタンパク質ホメオスタシスのより広範な機能を調査する.
主な方法:
- 哺乳類の細胞モデルを使用した.
- SGTA- BAG6,RNF126,およびプロテアソームを含むタンパク質分解経路を調査した.
- コトランスレーションによるmRNAの分解検査と選択的なリボソームプロファイリングを用いた.
- GCN1の機能障害が,特に老化期における翻訳動力学とタンパク質ホメオスタシスに与える影響を分析した.
主要な成果:
- BAG6とGCN1を含む読み込みタンパク質の2段階の品質管理経路を特定した.
- SGTA- BAG6 と RNF126 経由で,水害性C端末拡張がタンパク質を対象にユビキティレーションとプロテアソーム分解を行うことが実証された.
- CCR4/NOT経由でコトランスレーションによるmRNAの分解を誘発するGCN1の役割を示した.
- 非最適のコドンでのリボソーム衝突時の翻訳動態の調節におけるGCN1の一般的な役割を発見した.
- GCN1の機能障害と,年齢に関係するプロテオームの不均衡が関連している.
結論:
- GCN1は,トランスレーション中のタンパク質ホメオスタシスを維持する重要な要因として定義されています.
- 異常な読み込みタンパク質のための新しい品質管理経路を確立しました.
- GCN1が翻訳動態を調節し,特に老化時にタンパク質の不均衡を防ぐことの重要性を強調した.
- 3' UTR の翻訳エラーに対する細胞反応の洞察を提供した.
関連する概念動画
02:27Nonsense-mediated mRNA Decay
10.7K
The Upf proteins that carry out nonsense-mediated decay (NMD) are found in all eukaryotic organisms, including humans. Each protein has an individual role, but they need to work in collaboration. Upf1 is an ATP-dependent RNA helicase that unwinds the RNA helix. Because Upf1 can unwind any RNA, Upf2 and Upf3 are required to help Upf1 discriminate between nonsense and normal mRNAs.
Usually, Upf3 binds to an Exon Junction Complex (EJC) at mRNA splice sites. If a ribosome fully translates the mRNA,...
Usually, Upf3 binds to an Exon Junction Complex (EJC) at mRNA splice sites. If a ribosome fully translates the mRNA,...
10.7K
02:07Improving Translational Accuracy
11.7K
Base complementarity between the three base pairs of mRNA codon and the tRNA anticodon is not a failsafe mechanism. Inaccuracies can range from a single mismatch to no correct base pairing at all. The free energy difference between the correct and nearly correct base pairs can be as small as 3 kcal/ mol. With complementarity being the only proofreading step, the estimated error frequency would be one wrong amino acid in every 100 amino acids incorporated. However, error frequencies observed in...
11.7K
02:28Leaky Scanning
5.2K
During most eukaryotic translation processes, the small 40S ribosome subunit scans an mRNA from its 5' end until it encounters the first start AUG codon. The large 60S ribosomal subunit then joins the smaller one to initiate protein synthesis. The location of the translation initiation is largely determined by the nucleotides near the start codon as there may be multiple translation initiation sites present on the mRNA. Marilyn Kozak discovered that the sequence RCCAUGG (where R...
5.2K
01:43Proofreading
54.3K
Overview
54.3K
01:29Coordination of Gene Expression Processes in Bacteria
44
The DNA replication, transcription, and translation processes are intricately coupled in bacteria, allowing efficient gene expression and rapid protein synthesis. While this physical and functional coordination is advantageous, it introduces challenges that bacteria overcome through specific regulatory mechanisms.Coupling of Replication, Transcription, and TranslationThe coupling of replication, transcription, and translation is a hallmark of bacterial gene expression. As the replisome unwinds...
44
02:31Nuclear Export of mRNA
7.7K
Before mRNAs are exported to the cytoplasm, it is crucial to check each mRNA for structural and functional integrity. Eukaryotic cells use several different mechanisms, collectively known as mRNA surveillance, to look for irregularities in mRNAs. Irregular or aberrant mRNA are rapidly degraded by various enzymes. If a defective mRNA escapes the surveillance, it would be translated into a protein which would either be non-functional or not function properly. One of the primary irregularities in...
7.7K