Nature Article(リボソームの自己集合、アセンブリ、形成における30Sの初期段階について）
大腸菌リボソームのアセンブリ(Assembly)に関して書かれている論文を紹介します。生体分子の自己集合に関心があるので、そのテーマに関連する論文を紹介していきたいと思います。以下に書いたものは、論文を基にした私の理解なので、正確性を欠きます。正確な情報を知りたい場合は、下記の論文を参照してください。また、下記の論文の図を参照することで、理解が深まると思います。
感想
どうしてこの論文がNature articleに乗るのかわからなかった。すごく丁寧な仕事をしている印象があるけれども、方法については特に新しいことではない。リボソームの集合において、S4と5WJの相互作用がどれだけ重要なのか分かっていないから、この論文のすごさが分からないだけなのかな？
FRETに関して、もう少し勉強する必要がある。FRET efficency を解釈することはできるが、ドナーとアクセプターの強度の変化が何を表しているのかわからない。
Protein-guided RNA dynamics during early ribosome assembly(2014)
E.coliの30Sリボソームの自己集合に関する論文である。rRNAはリボソーマルタンパク質の結合によって、成熟したrRNAの構造となる。smFRETと分子動力学計算を用いて、初期の段階のリボソーマルタンパク質とrRNAの動態を解析した論文である。
イントロ
S4-rRNAの複合体におけるRNAヘリックスの動態
- S4にCys3をラベリングする。16srRNAのh3にCys5をラベリングする。
- h18がシュードノット構造を形成しているとき、h3はS4と近い。中間状態では、h3はS4とh18から遠い。
- このラベリングにより、リボソームの機能と構造に影響を与えない。
- 20mMMg2+の環境では、FRETの強度が高いときと低いときの二状態を行き来する。
- FRETの強度が高いときの構造は、S30の天然構造と一致する。
- 4mMMg2+の環境では、FRETの強度が低い状態が主となる。そのときの構造は、flipped assembly intermediateと呼び、複合体からswingするように離れている。
- 5WJのRNAに変異を加えることによって、ネイティブ構造とflipped構造の分布を調べた。
動的に出合う複合体
- S4のアミノ酸末端はh16とh18と相互作用している。
- フォールドしていない16SrRNA(21-556nt)をプレートに固定して、S4を流して動的な解析を行う。
- Mg2+濃度が低くなるほど、中間状態が観測される。そのときswing状態とネイティブ状態を行き来する状態がみられる。
S4-rRNAの結合経路の動力学モデル
S4はrRNAの動態を導く
- S4が結合する前のRNA構造と後のそれを比べるために、h16に2個目のラベルをつける。
- h3の動きはh16とS4の直線に対して、垂直に動く。この動きはS4が結合すると見られない。
分子動力学計算
- all-atom simulationでは、h3-h16、S4-h16の動きを確認した。
- Separate hybrid MD-Go simulationでは、S4がh16の動きを止め、h3の大きな動きを特定の方向に向かわせることを確認した。
議論
- これはRNA-Proteinのinduced-fitモデルである。
