生化学Ⅲ　第11回

転写と翻訳のメカニズム-５

今回のSBOs

リボソームの構造と機能について説明できる

生化学Ⅲ SBO-16

リボソームの構造と機能について説明できる

Ribosome Structure and Function

SBO-16 課題(予習＆復習)

リボソームの構造と機能に関連する基本的な用語の意味について確認し、ノートにまとめること。

開始因子、伸長因子、ペプチジルトランスフェ

ラーゼ、転移、遊離因子、リボソーム再生因子、

ポリリボソーム

SBO-16 小テスト-1

リボソームはRNAとタンパク質から構成された粒子で、mRNAの情報をもとにタンパク質を合成する機能をもつ。

Yes No

リボソームの働き

リボソームはmRNAの塩基配列をもとにタンパク質(ポリペプチド)を合成する装置で、全ての生物に存在する。

復習 タンパク質の合成

リボソームはmRNAのコドンを５‘→３’方向に読みとる。

復習

ポリペプチド鎖はN末端側からC末端側に向けて合成される(翻訳)。

翻訳開始コドンのAUGはメチオニン(Met)をコードする(開始コドン以外のAUGもMetをコードする)。

翻訳終止コドンはUAA、UAG、UGAの３種類。

リボソームの働き

リボソームはmRNAの塩基配列を5’末端から3’末端方向に読み取りながら、ペプチド鎖をアミノ末端側からカルボキシ末端側へ伸長する。

翻訳(translation)

真正細菌の翻訳に必要な因子１，mRNA２，リボソーム３，アミノアシルtRNA４，開始因子（IF-1, IF-2, IF-3）５，伸長因子（EF-Tu, EF-G）６，遊離因子（RF-1, RF-3, RRF）７，その他

原核生物の翻訳開始コドンとアミノアシルtRNA

5' 3'AUG

SD配列

UAAUAGUGA

fMet-tRNAfMet

(ホルミルメチオニン-tRNA)

UAC

fMet

mRNA

翻訳終止コドン

翻訳開始コドン

AUG

メチオニン-tRNA

UAC

Met

開始コドンにはホルミルメチオニン-tRNAが結合する。

開始コドン以外のAUGにはMet-tRNAが結合

リボソームの構造

E P A5’ 3’

A: aminoacyl-tRNAP: peptidyl-tRNAE: exit

リボソームに存在するtRNA結合部位は、Eサイト、Pサ

イト(ペプチジルサイト)、Aサイト(アミノアシルサイ

ト)である。

mRNA

30Sサブユニット

原核生物の翻訳開始機構-前段階

IF-3が70Sリボソームを50Sと30Sサブユニットに解離させる。

50Sサブユニット

IF-3開始因子initiation factor (IF)

30Sサブユニット

50Sサブユニット

解離

原核生物の翻訳開始機構-1

30SサブユニットのEサイトにIF-3が、AサイトにIF-1が結合する。

PE A

IF-3 IF-1

30Sサブユニット

原核生物の翻訳開始機構-2

GTP結合型IF-2がfMet-tRNAfMetを30SサブユニットのPサイトに運ぶ。

PE A

IF-3 IF-1

30Sサブユニット

UAC

fMetIF-2

GTP

原核生物の翻訳開始機構-3

mRNAのSD配列(シャイン・ダルガノ配列)と30Sサブユニット中のrRNA(16S rRNA)を介して、mRNAとリボソームが結合する(30S開始複合体)。

PE A

IF-3 IF-1

30S開始複合体

UAC

fMetIF-2

GTP

5' 3'AUGmRNA lll lll lll UAA

SD配列

16S rRNAの3’末端

SD配列と16S rRNAの結合 原核生物の翻訳開始機構-4

IF-3が解離し、50Sサブユニットが結合する。

30Sサブユニット

PE A

IF-1UAC

fMetIF-2

GTP

IF-3

5' 3'AUGmRNA lll lll lll UAA

50Sサブユニット

原核生物の翻訳開始機構-5

IF-2によるGTPの分解に伴い、IF-2・GDPとIF-1がリボソームから遊離し、70S開始複合体が完成する。

70S開始複合体

PE A

IF-1

UAC

fMet IF-2GDP

5' 3'AUGmRNA lll lll lll UAA

原核生物の翻訳伸長機構-1

EF-Tu2・GTP複合体がアミノアシルtRNAをAサイトに運ぶ。

PE A

UAC

fMetEF-Tu2

GTP

5' 3'AUGmRNA lll lll lll UAA

lll

2

伸長因子(elongation factor)

70S複合体

原核生物の翻訳伸長機構-2

EF-Tu2がGTPを分解してGDP結合型になり、リボソームから遊離する。

PE A

UAC

fMetEF-Tu2

GDP

5' 3'AUGmRNA lll lll lll UAA

lll

2

70S複合体

原核生物の翻訳伸長機構-3

ペプチジルトランスフェラーゼ活性によりペプチド結合が形成され、ペプチドがPサイトからAサイトに転移する。

PE A

UAC

5' 3'AUGmRNA lll lll lll UAA

lll

70S複合体

原核生物の翻訳伸長機構-4

EF-G・GTPが結合する。

PE A

UAC

5' 3'AUGmRNA lll lll lll UAA

lll

70S複合体

EF-GGTP

原核生物の翻訳伸長機構-5

EF-GによるGTPのGDPへの分解に伴い、ペプチジルtRNAがAサイトからPサイトに転移する。

PE A

UAC

5' 3'AUGmRNA lll lll lll UAA

lll

70S複合体

EF-GGDP

原核生物の翻訳伸長機構-6

EF-G・GDPがリボソームから遊離し、tRNAがEサイトから出ていく。

PE A

5' 3'AUGmRNA lll lll lll UAA

lll

70S複合体

EF-GGDP

原核生物の翻訳終結機構-1

リボソームがストップコドンに到達する。

PE A

5' 3'AUGmRNA lll lll lll UAA

lll

fMet-2-3-4

70S複合体

lll

原核生物の翻訳終結機構-2

RF-1とGTP結合型RF-3がAサイトに結合する。

PE A

5' 3'AUGmRNA lll lll lll UAA

lll

fMet-2-3-4

70S複合体

lll

RF-3GTP

RF-1

遊離因子(release factor)

原核生物の翻訳終結機構-2

ペプチジルトランスフェラーゼ活性(加水分解)によりペプチドが解離する。

PE A

5' 3'AUGmRNA lll lll lll UAA

lll

fMet-2-3-4

70S複合体

lll

RF-3GTP

RF-1

加水分解

原核生物の翻訳終結機構-3

RF-3によるGTPの分解に伴って、RF-1とRF-3・GDPがリボソームから解離する。

PE A

5' 3'AUGmRNA lll lll lll UAA

lll

70S複合体

lll

RF-3GDP

RF-1

原核生物の翻訳終結機構-4

RRFとGTP結合型EF-GがAサイトに結合する。

PE A

5' 3'AUGmRNA lll lll lll UAA

lll

70S複合体

lll

EF-GGTP

RRF

リボソーム再生因子(ribosome recycling factor)

原核生物の翻訳終結機構-5

EF-GによるGTPの分解に伴いRRFがPサイトに転移し、tRNAがリボソームから遊離する。

PE A

5' 3'AUGmRNA lll lll lll UAA

lll

70S複合体

lllEF-G

GDPRRF

原核生物の翻訳終結機構-6

EF-G・GDPがリボソームから遊離し、IF-3がEサイトに結合する。

PE A

5' 3'AUGmRNA lll lll lll UAA

70S複合体

EF-GGDP

IF-3 RRF

原核生物の翻訳終結機構-7

70Sリボソームが解離し、RRFとmRNAもリボソームから遊離する。

PE A

5' 3'AUGmRNA lll lll lll UAA

30Sサブユニット IF-3

50Sサブユニット

RRF