50 S es la subunidad más grande del ribosoma 70S de procariotas , es decir, bacterias y arqueas . Es el sitio de inhibición de antibióticos como macrólidos , cloranfenicol , clindamicina y pleuromutilinas . Incluye el ARN ribosómico 5S y el ARN ribosómico 23S .
Estructura
50S, aproximadamente equivalente a la subunidad ribosómica 60S en células eucariotas , es la subunidad más grande del ribosoma 70S de procariotas. La subunidad 50S se compone principalmente de proteínas, pero también contiene ARN monocatenario conocido como ARN ribosómico (ARNr). El ARNr forma estructuras secundarias y terciarias para mantener la estructura y realizar las funciones catalíticas del ribosoma.
Cristalografía de rayos X ha cedido densidad electrónica mapas permitiendo que la estructura de los años 50 en Haloarcula marismortui a ser determinado a 2,4 Å resolución [1] y de los años 50 en Deinococcus radiodurans a 3.3a. [2] La subunidad ribosómica grande (50S) es aproximadamente dos veces más masiva que la subunidad ribosómica pequeña ( 30S ). El modelo de Hm 50S, determinado en 2000 por Nenad Ban y sus colegas en el laboratorio de Thomas Steitz y el laboratorio de Peter Moore , incluye 2711 de los 2923 nucleótidos del rRNA 23S , los 122 nucleótidos de su rRNA 5S y la estructura de 27 de sus 31 proteínas . [1]
Se ha determinado una estructura crioEM de la subunidad 50S de la arqueona Methanothermobacter thermautotrophicus . Comparte el tamaño 50S / velocidad de sedimentación y el recuento de dos ARNr, pero sus segmentos de expansión 23S tienen más en común con los eucariotas. [3] Se encuentra disponible una reconstrucción crioEM de la subunidad 50S nativa del arcaico extremadamente halófilo Halococcus morrhuae (clasificado bajo Euryarchaeota ; grupo Stenosarchaea ). La subunidad 50S contiene una inserción de 108 nucleótidos en su ARNr 5S, [4] que a una resolución subnanométrica, se observa que emerge de una unión de cuatro vías sin afectar la estructura del ARNr 5S canónico parental. [5]
ARN ribosómico
La estructura secundaria de 23S se divide en seis grandes dominios, dentro de los cuales el dominio V es el más importante en su actividad peptidil transferasa . Cada dominio contiene una estructura secundaria normal (por ejemplo, triple base, tetraloop, pila de purina de hebra cruzada) y también es muy simétrica en la estructura terciaria; las proteínas intervienen entre sus hélices. A nivel de estructura terciaria , la subunidad grande de ARNr es un solo dominio gigantesco, mientras que la subunidad pequeña contiene tres dominios estructurales. Esta diferencia refleja la menor flexibilidad de la gran subunidad requerida por su función. Si bien su núcleo se conserva, aloja segmentos de expansión en su periferia. [5] [6]
Función
50S incluye la actividad que cataliza la formación de enlaces peptídicos (reacción de transferencia de peptidilo), previene la hidrólisis polipeptídica prematura, proporciona un sitio de unión para los factores de proteína G (ayuda a la iniciación , elongación y terminación) y ayuda al plegamiento de proteínas después de la síntesis.
Promueve la reacción de transferencia de peptidilo y previene la hidrólisis de peptidilo
Se ha revelado un mecanismo de ajuste inducido sobre cómo 50S cataliza la reacción de transferencia de peptidilo y previene la hidrólisis de peptidilo. El grupo amino de un aminoacil- tRNA (se une al sitio A) ataca el carbono de un grupo carbonilo de un peptidil-tRNA (se une al sitio P) y finalmente produce un péptido extendido por un aminoácido esterificado al sitio A tRNA unido a el sitio ribosómico A y un ARNt desacilado en el sitio P.
Cuando el sitio A está desocupado, los nucleótidos U2620 (E. coli U2585), A2486 (2451) y C2106 (2063) intercalan el grupo carbonilo en el medio, forzándolo a orientarse hacia el sitio A. Esta orientación evita cualquier ataque nucleofílico desde el sitio A porque el ángulo de ataque óptimo es de 105 grados desde el plano del grupo éster . Cuando un ARNt con una secuencia completa de [?] CCA en su tallo aceptor se une al sitio A, el C74 del ARNt apilado con U2590 (2555) induce un cambio conformacional en el ribosoma, lo que da como resultado el movimiento de U2541 (2506), U2620 (2585) hasta G2618 (2583). El desplazamiento de bases permite que el grupo éster adopte una nueva conformación accesible al ataque nucleofílico desde el sitio A.
El N3 ( nitrógeno ) de A2486 (2451) es el más cercano al enlace peptídico que se sintetiza y puede funcionar como una base general para facilitar el ataque nucleofílico por parte del grupo amino del aminoacil-tRNA (en el sitio A). El pKa de A2486 (2451) es aproximadamente 5 unidades más alto para formar un enlace de hidrógeno con el grupo amino aumentando así su nucleofilia. La elevación de pKa se logra mediante un mecanismo de relé de carga. A2486 (2451) interactúa con G2482 (G2447), que se une por enlaces de hidrógeno con el fosfato enterrado de A2486 (2450). Este fosfato enterrado puede estabilizar los imino tautómeros normalmente raros de ambas bases, lo que da como resultado un aumento de la densidad de carga negativa en N3.
Ayuda a la formación de proteínas.
Después de la iniciación, elongación y terminación, hay un cuarto paso del desensamblaje del complejo posterior a la terminación de ribosoma, mRNA y tRNA, que es un requisito previo para la siguiente ronda de síntesis de proteínas. La subunidad ribosómica grande tiene un papel en el plegamiento de proteínas tanto in vitro como in vivo . La gran subunidad ribosómica proporciona una superficie hidrofóbica para la etapa de colapso hidrofóbico del plegamiento de proteínas. La proteína recién sintetizada necesita acceso completo a la subunidad grande para plegarse; este proceso puede llevar un período de tiempo (5 minutos para la beta-galactosidasa [ cita requerida ] ).
Ver también
- Subunidad ribosómica pequeña procariota (30S)
- ARN ribosómico
- Motivo de ARN de metilo 23S
Referencias
- ^ a b c Nissen, P .; Hansen, J .; Ban, N .; Moore, P .; Steitz, T. (2000). "La estructura atómica completa de la gran subunidad ribosómica a una resolución de 2,4". Ciencia . 289 (5481): 905–920. CiteSeerX 10.1.1.58.2271 . doi : 10.1126 / science.289.5481.905 . PMID 10937989 .
- ^ Schluenzen, F .; Tocilj, A .; Zarivach, R .; Harms, J .; Gluehmann, M .; Janell, D .; Bashan, A .; Bartels, H .; Agmon, I .; Franceschi, F .; Yonath, A. (2000). "Estructura de la subunidad ribosomal pequeña funcionalmente activada con una resolución de 3,3 Å". Celular . 102 (5): 615–623. doi : 10.1016 / S0092-8674 (00) 00084-2 . PMID 11007480 .
- ^ Greber, Basil J .; Boehringer, Daniel; Godinic-Mikulcic, Vlatka; Crnkovic, Ana; Ibba, Michael; Weygand-Durasevic, Ivana; Ban, Nenad (mayo de 2012). "Estructura Cryo-EM de la subunidad ribosómica Archaeal 50S en complejo con factor de iniciación 6 e implicaciones para la evolución del ribosoma" . Revista de Biología Molecular . 418 (3–4): 145–160. doi : 10.1016 / j.jmb.2012.01.018 .
- ^ Luehrsen, KR .; Nicholson, DE; Eubanks, DC; Fox, GE (mayo de 1981). "Un ARNr 5S de arqueobacterias contiene una secuencia de inserción larga". Naturaleza . 293 : 755–756. doi : 10.1038 / 293755a0 .
- ^ a b Tirumalai, MR; Kaelber, JT; Park, RD; Tran, Q; Fox, GE (31 de agosto de 2020). "Visualización de microscopía crioelectrónica de una gran inserción en el ARN ribosómico 5S del arqueo extremadamente halófilo Halococcus morrhuae " . FEBS Open Bio . doi : 10.1002 / 2211-5463.12962 .
- ^ Penev PI, Fakhretaha-Aval S, Patel VJ, Cannone JJ, Gutell RR, Petrov AS, Williams LD, Glass JB (agosto de 2020). "Segmentos de expansión de ARN ribosómico de gran tamaño en Asgard archaea" . Biología y evolución del genoma . doi : 10.1093 / gbe / evaa170 . PMID 32785681 .
- Nissen, P .; Hansen, J .; Ban, N .; Moore, P .; Steitz, T. (2000). "La base estructural de la actividad de los ribosomas en la síntesis de enlaces peptídicos". Ciencia . 289 (5481): 920–929.
- Schmeing, T .; Huang, K .; Strobel, S .; Steitz, T. (2005). "Un mecanismo de ajuste inducido para promover la formación de enlaces peptídicos y excluir la hidrólisis de peptidil-tRNA". Naturaleza . 438 : 520–524.
- Basu, A .; Ghosh, J .; Bhattacharya, A .; Pal, S .; Chowdhury, S .; DasGupta, C. (2003). "División del ribosoma en sus subunidades por cadenas polipeptídicas desplegadas". Ciencia actual . 84 : 1123–1125.
enlaces externos
- http://pathmicro.med.sc.edu/mayer/antibiot.htm
- https://web.archive.org/web/20110227235620/http://www.molgen.mpg.de/~ag_ribo/ag_franceschi/franceschi-projects-50S-antibiotics.html
- https://web.archive.org/web/20080206051722/http://www.riboworld.com/antib/50santib-eng.shtml
- 23S + Ribosomal + RNA en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
- 5S + Ribosomal + RNA en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .