Eukaryontischer Initiationsfaktor - Eukaryotic initiation factor

Eukaryotische Initiationsfaktoren ( eIFs ) sind Proteine oder Proteinkomplexe, die an der Initiationsphase der eukaryotischen Translation beteiligt sind . Die Komplexe werden stabil, wenn GTP hydrolysiert wird, was es den Komponenten ermöglicht, die Komplexbildung in der ersten korrekt zusammenzubauen. Diese Proteine ​​helfen, die Bildung ribosomaler Präinitiationskomplexe um das Startcodon herum zu stabilisieren und sind ein wichtiger Input für die Genregulation nach der Transkription . Mehrere Initiationsfaktoren bilden einen Komplex mit der kleinen 40S ribosomalen Untereinheit und Met- tRNA _i ^Met die genannten 43S Präinitiationskomplexes (43S PIC). Zusätzliche Faktoren des eIF4F- Komplexes (eIF4A, E und G) rekrutieren den 43S-PIC zur Fünf-Prime-Cap- Struktur der mRNA , von der das 43S-Partikel 5'->3' entlang der mRNA scannt, um einen AUG-Start zu erreichen Kodon. Die Erkennung des Startcodons durch die Met-tRNA _i ^Met fördert die gesteuerte Phosphat- und eIF1- Freisetzung, um den 48S-Präinitiationskomplex (48S PIC) zu bilden, gefolgt von der Rekrutierung großer 60S- ribosomaler Untereinheiten, um das 80S-Ribosom zu bilden . Es gibt viel mehr eukaryotische Initiationsfaktoren als prokaryotische Initiationsfaktoren , was die größere biologische Komplexität der eukaryotischen Translation widerspiegelt. Es gibt mindestens zwölf eukaryotische Initiationsfaktoren, die aus vielen weiteren Polypeptiden bestehen, und diese werden unten beschrieben.

eIF1 und eIF1A

eIF1 und eIF1A binden beide an den 40S-Ribosom-Untereinheit-mRNA-Komplex. Zusammen induzieren sie eine "offene" Konformation des mRNA-Bindungskanals, die für das Scannen, die tRNA-Lieferung und die Codon-Erkennung entscheidend ist. Insbesondere wird die eIF1-Dissoziation von der 40S-Untereinheit als ein Schlüsselschritt bei der Startcodon-Erkennung angesehen. eIF1 und eIF1A sind kleine Proteine ​​(13 bzw. 16 kDa beim Menschen) und beide Komponenten des 43S PIC . eIF1 bindet in der Nähe der ribosomalen P-Stelle , während eIF1A in der Nähe der A-Stelle bindet , auf ähnliche Weise wie die strukturell und funktionell verwandten bakteriellen Gegenstücke IF3 bzw. IF1 .

eIF2

eIF2 ist der Hauptproteinkomplex, der für den Transport der Initiator-tRNA an die P-Stelle des Präinitiationskomplexes als ternärer Komplex verantwortlich ist, der Met- tRNA _i ^Met und GTP (das eIF2-TC) enthält. eIF2 hat eine Spezifität für die Methionin-geladene Initiator-tRNA, die sich von anderen Methionin-geladenen tRNAs unterscheidet, die zur Verlängerung der Polypeptidkette verwendet werden. Der ternäre Komplex von eIF2 bleibt an die P-Stelle gebunden, während die mRNA an das 40s-Ribosom bindet und der Komplex beginnt, die mRNA zu scannen. Sobald das AUG-Startcodon erkannt und in der P-Stelle lokalisiert ist, stimuliert eIF5 die Hydrolyse von eIF2-GTP und schaltet es über eine gesteuerte Phosphatfreisetzung effektiv in die GDP- gebundene Form um. Die Hydrolyse von eIF2-GTP liefert die Konformationsänderung, um den Scanning-Komplex in den 48S-Initiationskomplex mit der Initiator-tRNA-Met-Anticodon-Base gepaart mit dem AUG zu ändern. Nachdem der Initiationskomplex gebildet wurde, verbindet sich die 60s-Untereinheit und eIF2 dissoziiert zusammen mit den meisten Initiationsfaktoren von dem Komplex, wodurch die 60S-Untereinheit binden kann. eIF1A und eIF5-GTP bleiben an der A-Stelle aneinander gebunden und müssen hydrolysiert werden, um freigesetzt zu werden und die Verlängerung richtig einzuleiten.

eIF2 hat drei Untereinheiten, eIF2- α , β und γ . Die ehemalige α-Untereinheit ist ein Ziel der regulatorischen Phosphorylierung und ist von besonderer Bedeutung für Zellen, die möglicherweise die Proteinsynthese als Reaktion auf Zellsignalisierungsereignisse global abschalten müssen . Wenn es phosphoryliert ist, sequestriert es eIF2B (nicht zu verwechseln mit eIF2β), ein GEF. Ohne diese GEF kann GDP nicht gegen GTP ausgetauscht werden und die Übersetzung wird unterdrückt. Ein Beispiel dafür ist die eIF2α-induzierte Translationsrepression, die in Retikulozyten bei Eisenmangel auftritt . Im Falle einer Virusinfektion phosphoryliert Proteinkinase R (PKR) eIF2α, wenn dsRNA in vielen mehrzelligen Organismen nachgewiesen wird, was zum Zelltod führt.

Die Proteine eIF2A und eIF2D werden beide technisch als "eIF2" bezeichnet, aber keines ist Teil des eIF2-Heterotrimers und sie scheinen einzigartige Funktionen bei der Translation zu spielen. Stattdessen scheinen sie an spezialisierten Signalwegen beteiligt zu sein, wie der „eIF2-unabhängigen“ Translationsinitiation bzw. Re-Initiation .

eIF3

eIF3 bindet unabhängig die ribosomale 40S- Untereinheit, mehrere Initiationsfaktoren und zelluläre und virale mRNA.

Bei Säugetieren ist eIF3 der größte Initiationsfaktor, der aus 13 Untereinheiten (am) besteht. Es hat ein Molekulargewicht von ~800 kDa und kontrolliert den Aufbau der 40S- ribosomalen Untereinheit auf mRNA, die eine 5'-Kappe oder ein IRES aufweisen . eIF3 kann den eIF4F- Komplex oder alternativ während der internen Initiation ein IRES verwenden , um den mRNA-Strang nahe der Austrittsstelle der ribosomalen 40S-Untereinheit zu positionieren, wodurch der Zusammenbau eines funktionellen Prä-Initiationskomplexes gefördert wird.

Bei vielen menschlichen Krebsarten werden eIF3-Untereinheiten überexprimiert (Untereinheiten a, b, c, h, i und m) und unterexprimiert (Untereinheiten e und f). Ein möglicher Mechanismus zur Erklärung dieser Fehlregulation ergibt sich aus der Erkenntnis, dass eIF3 einen spezifischen Satz von mRNA-Transkripten des Zellproliferationsregulators bindet und deren Translation reguliert. eIF3 vermittelt auch zelluläre Signalübertragung durch S6K1 und mTOR / Raptor , um eine translationale Regulation zu bewirken.

eIF4

Der eIF4F- Komplex besteht aus drei Untereinheiten: eIF4A , eIF4E und eIF4G . Jede Untereinheit hat mehrere humane Isoformen und es existieren zusätzliche eIF4-Proteine: eIF4B und eIF4H .

eIF4G ist ein 175,5-kDa-Gerüstprotein, das mit eIF3 und dem Poly(A)-bindenden Protein (PABP) sowie den anderen Mitgliedern des eIF4F-Komplexes interagiert. eIF4E erkennt und bindet an die 5'-Cap-Struktur der mRNA, während eIF4G PABP bindet, das den Poly(A)-Schwanz bindet , wodurch die gebundene mRNA möglicherweise zirkularisiert und aktiviert wird. eIF4A – eine DEAD-Box- RNA- Helikase  – ist wichtig für die Auflösung von mRNA-Sekundärstrukturen.

eIF4B enthält zwei RNA-bindende Domänen – eine interagiert unspezifisch mit mRNA, während die zweite spezifisch den 18S-Teil der kleinen ribosomalen Untereinheit bindet. Es fungiert als Anker sowie als kritischer Kofaktor für eIF4A. Es ist auch ein Substrat von S6K, und wenn es phosphoryliert ist, fördert es die Bildung des Präinitiationskomplexes. Bei Vertebraten ist eIF4H ein zusätzlicher Initiationsfaktor mit ähnlicher Funktion wie eIF4B.

eIF5, eIF5A und eIF5B

eIF5 ist ein GTPase-aktivierendes Protein , das der großen ribosomalen Untereinheit hilft, mit der kleinen Untereinheit zu assoziieren. Es wird für die GTP-Hydrolyse durch eIF2 benötigt und enthält die ungewöhnliche Aminosäure Hypusin .

eIF5A ist das eukaryontische Homolog von EF-P . Es hilft bei der Dehnung und spielt auch eine Rolle bei der Beendigung.

eIF5B ist eine GTPase und ist am Zusammenbau des vollständigen Ribosoms beteiligt. Es ist das funktionelle eukaryotische Analogon von bakteriellem IF2 .

eIF6

eIF6 führt die gleiche Hemmung des Ribosomenaufbaus wie eIF3 durch, bindet jedoch an die große Untereinheit .

Siehe auch

• Eukaryotische Übersetzung
• Ded1/DDX3
• DHX29

Verweise

Weiterlesen

Externe Links

• Eukaryotic+Initiation+Factors at the US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)