Mekanisme terjemahan inisiasi di bersel

Mekanisme terjemahan inisiasi di bersel satu
Fransiskus Poulin dan Nahum Sonenberg.

Inisiasi sintesis protein terdiri dalam perekrutan ribosom inisiator tRNA kompleks
untuk kodon inisiasi dari messenger RNA. Di prokaryotes, proses ini melibatkan
interaksi langsung ribosomal RNA dengan mRNA. Sebaliknya, bersel satu telah
berevolusi mekanisme canggih yang sebagian besar mengandalkan interaksi
protein-RNA dan protein-protein. Bersel satu telah mengambil keuntungan dari
evolusi dari struktur mRNA novel, seperti 5' topi, dan Poli ekor (), untuk
mengembangkan mekanisme baru untuk perekrutan ribosom untuk mRNA.
Akibatnya, peralatan inisiasi eukariotik terjemahan kini mesin kompleks yang terdiri
dari setidaknya sebelas faktor. Kerumitan ini menyediakan suatu tanah subur untuk
meningkatkan peraturan, dan banyak mekanisme baru telah diadopsi oleh bersel
satu untuk mengontrol sintesis protein. Memang, banyak faktor terjemahan adalah
phosphoproteins fungsi yang dapat diatur oleh ekstraseluler sinyal. Kami akan
menjelaskan di sini mekanisme terjemahan inisiasi di bersel satu, dengan
penekanan khusus pada faktor-faktor terjemahan dan fungsi mereka.

Pengenalan
dengan konfirmasi struktur ribosom yang ribozyme (Lihat Bab 15 oleh B.T.
Wimberly), terjemahan muncul sebagai suatu proses untuk sebagian besar didorong

oleh RNA. Dengan demikian, inisiasi sintesis protein tampaknya ditujukan kepada
Majelis rRNA katalitik dan inisiator tRNA pada kodon AUG benar template mRNA.
Untai ini mungkin sekarang secara luas diakui sebagai bintang-bintang, tetapi
mereka tetap tidak bisa melakukan sendiri. Memang terjemahan mesin, terutama di
bersel satu telah berkembang membutuhkan sejumlah faktor-pertumbuhan.1
protein yang fokus dari tinjauan ini adalah bagian penting yang dimainkan oleh
faktor eukariotik inisiasi (eIFs) dalam menyatukan inisiator tRNA, ribosom dan
mRNA.
Di bersel satu setidaknya sebelas berbeda inisiasi faktor diperlukan untuk benar
memulai translation. secara kolektif, mereka memastikan bahwa tRNA methionylinisiator (Met-tRNAiMet) adalah membawa situs P ribosom untuk AUG inisiator dari
mRNA. Secara konseptual, proses ini dapat dibagi dalam empat langkah:
1. pembentukan 43S pre-initiation kompleks ketika Met-tRNAiMet disampaikan
oleh eIF2 ke situs P subunit ribosomal 40-an;
2. perekrutan 43S kompleks untuk 5' akhir mRNA oleh eIF3 dan faktor-faktor
eIF4;

3. pemindaian 5' diterjemahkan daerah (UTR) dan pengakuan dari kodon AUG,
dan
4. Majelis ribosom 80-an (Fig. 1).

Gambar 1 model Scanning inisiasi eukariotik terjemahan. Met-tRNAiMet berinteraksi
dengan eIF2 GTP untuk membentuk kompleks terner. Multifactor kompleks adalah
menengah fasilitasi Met-tRNAiMet perekrutan untuk subunit ribosomal 40-an, yang
menghasilkan 43S kompleks. Faktor eIF4 mempromosikan perekrutan 43S kompleks
ke ujung 5' mRNA. 43S kompleks kemudian scan mRNA 5' diterjemahkan wilayah
pelokalan AUG inisiator (48S kompleks). Tidak diketahui apakah faktor eIF4
berpartisipasi dalam proses pemindaian. Base memasangkan antara anticodon MettRNAiMet dan kodon AUG mengaktifkan eIF2 GTPase, yang menyebabkan pelepasan
faktor terikat. eIF1A dan eIF5B berinteraksi untuk mempromosikan ribosomal
subunit bergabung. 60S bergabung dengan mengaktifkan kegiatan GTPase eIF5B,
mengarah ke rilis dari 80-an ribosom. Ribosom ini kemudian siap untuk menerima
pertama elongating aminoacyl-tRNA di situs A. Faktor-faktor inisiasi dilabeli dengan
jumlah masing-masing mereka, dan ribosoma.

Hanya standar "scanning" mekanisme digunakan oleh sebagian besar mRNA
sitoplasma akan dipertimbangkan di sini. Pembaca diarahkan untuk ulasan terbaru
oleh Jackson2 dan Hellen & Sarnow3 untuk pembahasan rinci jalur inisiasi alternatif.
Urutan genom beberapa archaea mengungkapkan bahwa terjemahan dalam
archaea adalah hibrida antara bakteri dan eukariotik systems.4, 5 mRNA archaea
yang membuka tutup, polisistronik, kekurangan (A) berbuntut panjang poli, dan
urutan coding mereka yang paling sering didahului oleh suatu Pembersih -Dalgarno

elemen. Berbeda dengan mekanisme bakteri untuk seleksi kodon inisiasi, genom
archaea mengandung homolog faktor inisiasi banyak yang dianggap eksklusif
eukaryotic.68 Kita tidak akan membahas terjemahan dalam archaea secara lebih
rinci, kecuali untuk menunjukkan bahwa faktor archaea telah digunakan dalam
tahun terakhir untuk mendapatkan wawasan struktural dan fungsional yang penting
ke dalam mekanisme inisiasi terjemahan eukariotik (lihat di bawah).

Pembentukan Kompleks pra-inisiasi 43S
Inisiator tRNA
Terjemahan diprakarsai oleh khusus Met-tRNA di setiap organism.9 Karena
fungsinya yang unik, inisiator Met-tRNA (Met-tRNAiMet) menyajikan banyak fitur
fungsional dan struktural yang membedakannya dari elongator Met-tRNA. Pada
eukariota, Met-tRNAiMet berinteraksi khusus dengan eIF2 · GTP kompleks (lihat di
bawah), yang memberikan secara eksklusif ke ribosom P site.10 interaksi khusus ini
dapat dijelaskan oleh perbedaan urutan antara inisiator dan bentuk elongator dari
Met-tRNA (Gambar 2). Beberapa kekhususan urutan mempromosikan aktivitas MettRNAiMet dalam inisiasi (Gambar 2). Ini termasuk A1: U72 pasangan basa yang
sangat penting untuk fungsi inisiator dan viabilitas sel pada S. cerevisiae11 dan,
ketika bermutasi ke G1: C72 hadir dalam elongator Met-tRNA, melemahkan afinitas
manusia Met-tRNAiMet untuk eIF2 oleh faktor 10.12 Fungsi kritis A1: pasangan basa
U72 dalam inisiasi ditegaskan oleh konservasi hampir universal di antara sitoplasma

tRNA inisiator eukariotik, dan ditendang dari semua eukariotik elongator tRNAs.13
Selain itu, Met-tRNAiMet lingkaran IV berisi A60 di tempat pirimidin 60, dan A54
bukan T54 hadir dalam urutan TγC ditemukan di elongator tRNA (Gambar 2).
Kehadiran A pada posisi 54 dan 60 tidak mutlak diperlukan, karena hanya substitusi
A54U adalah mematikan yeast.11 Sebagai perbandingan, substitusi ganda A54, A60
ke T54, U60 dalam tRNA manusia memiliki efek minimal pada in vitro inisiasi
assay.14 Sebuah ragi Met-tRNAi Bertemu dengan kedua G1: C72 dan T54 mutasi
menyelamatkan sebuah elongator tRNAMet-habis ketegangan, menunjukkan
kebutuhan residu ini untuk fungsi inisiator dan diskriminasi terhadap elongator
tRNAMet.15 Akhirnya, Met-tRNAiMet berisi tiga berturut-turut G: C pasangan basa
dalam batang antikodon (Gambar 2). Mengganti nukleotida ini dengan yang
ditemukan di elongator tRNA mengurangi aktivitas inisiator dalam vitro.14
Selanjutnya, pengenalan G29: C41 dan G31: C39 dalam ragi elongator tRNA dengan
A1: U72 dan A54 mutasi meningkatkan aktivitas di initiation.15

Gambar 2
Elemen tertentu dalam tRNA inisiator manusia. Struktur elongator manusia (A) dan
inisiator (B) Met-tRNA. Dasar penting untuk meningkatkan fungsi inisiator kemas,
sedangkan yang diskriminasi terhadap fungsi elongator dilingkari. Tanda bintang
menunjukkan situs pengikatan eIF2. Posisi 64 di jamur dan tanaman Met-tRNAiMet

memiliki kelompok phosphoribosyl melekat pada ribosa 2'-OH. Posisi 54 adalah
penting untuk fungsi inisiator ragi Met-tRNAiMet.

Kekhususan urutan lainnya adalah penting bagi diskriminasi inisiator dan elongator
tRNAMet (Gambar 2). Posisi 64 di tanaman dan jamur memiliki kelompok 2'-Ophosphoribosyl unik, yang mengganggu struktur TψC stem.9, 16 Modifikasi ini
mencegah fungsi elongator dari Met-tRNAiMet, 17,18 mungkin dengan menghambat
interaksi dengan eEF1A · GTP complex.19, 20 Pada vertebrata, telah diusulkan
bahwa batang gangguan TγC adalah karena sifat dari pasangan basa di dasar
stem.21 Memang, mutasi pada pasangan basa A50: U64 dan U51: A63
menghasilkan suatu tRNA inisiator yang berpartisipasi dalam perpanjangan dan,
bila dikombinasikan dengan A1: U72 -> G1: C72 mutasi, menyebabkan hampir wild
type elongator function.21
eIF2
Inisiator tRNA disampaikan langsung ke situs P dari subunit ribosom 40S sebagai
bagian dari kompleks terner yang juga berisi heterotrimeric G protein eIF2 dan GTP
(Gambar 1). Pasangan berikutnya antara AUG inisiasi kodon dan Met-tRNAiMet
antikodon memunculkan hidrolisis dari GTP oleh eIF2, yang memerlukan protein
mengaktifkan GTPase (GAP) eIF5 (Gambar 1; lihat di bawah). The eIF2 · kompleks
PDB tidak mengikat Met-tRNAiMet, dan daur ulang dari GTP mengharuskan guanin

faktor pertukaran nukleotida (GEF) eIF2B (Gambar 1; lihat di bawah). Sebuah
homolog eIF2 hadir dalam archaea tetapi tidak dalam bakteri, di mana IF2
memberikan fMet-tRNAfMet ke 30S subunit.7
Gen penting menyandikan α, β dan γ subunit eIF2 di S. cerevisiae. Mutasi dalam
semua tiga subunit mempengaruhi akurasi Agustus inisiasi kodon selection.22
Biokimia dan genetik analisis menunjukkan bahwa eIF2γ kemungkinan mengikat
GTP dan Met-tRNAiMet.10, 22 Interaksi antara eIF2γ dan tRNA inisiator dikurangi
dengan Y142H dan mutasi N135K di yeast.23, 24 N135K mutan juga meningkatkan
hidrolisis GTP, 24 sedangkan mutasi K250R meningkatkan off-tingkat untuk PDB dan
GTP.23 ini pengamatan baru-baru ini diperkuat oleh struktur kristal dari eIF2γ
archaea (a-eIF2γ) dari Pyrococcus abyssi.25 Urutan similarity7 menunjukkan bahwaeIF2γ adalah homolog struktural dekat pemanjangan faktor eEF1A dan EF1A bakteri
(lihat Bab 20 oleh P. Nissen dkk dan ref. 25). Hal ini paling jelas dalam struktur
nukleotida bebas, yang menunjukkan bahwa tiga domain dari-eIF2γ sangat mirip
dengan setara mereka di eEF1A dan EF1A, meskipun orientasi relatif mereka agak
different.25 demikian, saku mengikat PDB dari- eIF2γ adalah identik dengan EF1A.
Superimposisi domain 2 dan 3 dari EF1A · · GTP struktur Phe-tRNAPhe pada domain
yang bersangkutan di-eIF2γ menunjukkan bahwa Phe-tRNAPhe mudah dapat
diakomodasi oleh struktur, kecuali untuk sisi Phe chain.25 Hal ini pada gilirannya
menunjukkan saku mengikat rantai samping Bertemu Met-tRNAiMet, yang mungkin
menjelaskan mengapa kelompok methionyl meningkatkan initiation.26 Struktur ini

juga menunjukkan bahwa-eIF2γ tidak memiliki fitur yang memungkinkan untuk
mengikat aminoasil EF1A-tRNA nonspesifik, membantu untuk menjelaskan
pengecualian elongator tRNA dari eIF2.25 Sayangnya, tidak ada perbedaan dapat
diamati ketika membandingkan struktur PDB-terikat dari-eIF2γ ke bentuk terikat
GMP-PNP, yang mungkin menunjukkan eIF2β yang memiliki peran dalam tRNAi Met
mengikat eIF2. Oleh karena itu, penjelasan struktural bagaimana hidrolisis GTP
menyebabkan pelepasan Met-tRNAiMet mungkin akan memerlukan co-kristal darieIF2γ dengan-eIF2β, a-eIF2α atau keduanya, bersama dengan tRNA inisiator.
Sebuah aspek yang menarik dari struktur-eIF2γ adalah terjadinya dilestarikan
empat sistein klaster yang ditemukan untuk mengkoordinasikan seng atom.25
Peran spesifik motif ini tidak diketahui, namun maknanya telah disorot dalam ragi
mana bermutasi kedua sistein (C155) menjadi serin yang menyebabkan
pertumbuhan yang lambat phenotype.27
Sementara eIF2γ membentuk inti struktural eIF2, fungsi penting juga dilakukan oleh
eIF2β.10 skrining genetik dalam ragi mengidentifikasi mutasi eIF2β dalam penting
Cys2-Cys2 seng-jari motif ditemukan dalam domain karboksi-terminal eIF2β.22 Dua
mutan (S264Y dan L254P) yang ditandai biokimia dan berunding kegiatan GTPase
intrinsik eIF2, melibatkan eIF2β dalam mempromosikan eIF2γ GTPase activity.24
Independen hidrolisis GTP, yang S264Y mutan juga meningkatkan tRNA inisiator
disosiasi dari eIF2.24 Selain itu, seng-jari Motif merupakan bagian dari daerah yang
mengikat mRNA yang lebih besar, dan karena itu bisa menjadi penting untuk

memfasilitasi interaksi kodon-antikodon di eIF2.28 mRNA sifat mengikat juga
dianggap berasal dari tiga mengulangi lisin ditemukan di amino-terminus eIF2β.28
Selain itu, ini mengulangi memediasi interaksi yang saling eksklusif eIF5 dan eIF2Bε
dengan eIF2β.29, 30 Dalam perjanjian dengan adanya eIF2B dan eIF5 dalam
archaea, a-eIF2β tidak memiliki wilayah yang mengandung lisin mengulangi.
Struktur larutan-eIF2β dari Methanococcus jannaschii baru-baru solved.31 a-eIF2β

terdiri dari dua domain struktural independen dihubungkan oleh heliks dilestarikan
linker.31 N-terminal domain dari-eIF2β sesuai dengan domain pusat ragi eIF2β, yang
bertanggung jawab untuk interaksi dengan eIF2γ.32 Struktur dari domain Cterminal mengungkapkan peran penting untuk atom seng dalam mempertahankan
integritas struktural dari domain.31 mutasi eIF2β Ragi terlibat dalam inisiasi kodon
selection22 mempengaruhi residu yang dilestarikan di a-eIF2β. Empat dari residu ini
(Lys122, Arg125, Val 126 dan Ile140) yang terletak di dekat dalam struktur Cterminal domain, 31 dan bisa berfungsi sebagai tempat pengikatan komponen
translasi lain yang terlibat dalam inisiasi kodon recognition.31
Fosforilasi residu serin dilestarikan (Ser51) di eIF2α mengkonversi eIF2 · PDB dari
substrat inhibitor kompetitif eIF2B.10 Sedangkan eIF2α diperlukan untuk ragi
bertahan hidup dalam kondisi normal, tidak penting asalkan β dan subunit γ sebagai
serta tRNA inisiator yang overexpressed.33 Penghapusan subunit α dari eIF2
menyebabkan peningkatan 18 kali lipat dalam Km dari eIF2B katalis pertukaran
nukleotida, menunjukkan bahwa eIF2α diperlukan untuk interaksi antara eIF2 dan

eIF2B yang mempromosikan tarif liar jenis nukleotida exchange.34 Konsisten
dengan ini, fosforilasi eIF2α pada Ser51 meningkatkan afinitas untuk subcomplex
peraturan eIF2B (α, β, δ), dengan cara yang menghambat fungsi katalitik
subcomplex eIF2B (γ, ε) .35 Secara bersama-sama , data ini jelas menunjukkan
bahwa subunit eIF2 telah berkembang menjadi pertama dan terutama regulator
inisiasi penerjemahan. Struktur sinar-X dari N-terminal dua-pertiga dari eIF2α
manusia telah solved.36 Struktur ini mengandung dua domain: oligonukleotida Nterminal mengikat (OB) domain yang mirip dengan yang di IF137 dan eIF1A, 38 dan
C- Terminal heliks domain.36 The Ser51 residu terletak di loop terstruktur
menghubungkan β3 dan β4 dari domain OB. The diduga RNA situs pengikatan
domain OB tidak memiliki sekelompok muatan positif yang diamati pada anggota
lain dari keluarga OB, yang konsisten dengan eIF2α tidak berinteraksi dengan
RNA.36 interaksi Protein-protein yang melibatkan eIF2α dapat dimediasi oleh sangat
lestari alur yang diamati antara OB dan heliks domains.36
eIF2B
eIF2B adalah GEF heteropentameric yang diperlukan untuk mendaur ulang tidak
aktif eIF2 · PDB kompleks menjadi eIF2 · GTP (Gambar 1). eIF2B hadir dalam sel
dalam jumlah yang lebih rendah dari eIF2.39 Fosforilasi eIF2 pada Ser51 dari yang α
subunit disekap eIF2B, sehingga menindas terjemahan initiation.10 metode genetik
dan biokimia menunjukkan bahwa eIF2B dibagi menjadi subcomplex katalitik terdiri
eIF2Bγ dan eIF2Bε, dan subcomplex peraturan yang terdiri dari eIF2Bα, eIF2Bβ dan

eIF2Bδ.40 katalitik subcomplex dapat melakukan reaksi pertukaran guanylate
bahkan ketika eIF2α difosforilasi, kecuali subcomplex peraturan hadir untuk
memodulasi activity.40 nya
eIF2Bε dan eIF2γ tampilan homologi urutan seluruh panjang mereka, dan kedua
subunit sangat penting dalam yeast.10 eIF2Bγ tidak menunjukkan aktivitas katalitik,
tetapi meningkatkan aktivitas pertukaran guanylate intrinsik lemah eIF2Bε.40, 41
Memang, subcomplex katalitik menunjukkan aktivitas yang lebih tinggi daripada
holoenzyme, mungkin karena tidak adanya regulasi dari subunits.40 lainnya Situs
katalitik ini terletak di daerah C-terminal eIF2Bε, dan independen dari motif bipartit
yang diperlukan untuk mengikat eIF2β.30, 42 The N-terminus eIF2Bε mengandung
unsur-unsur yang diperlukan untuk perakitan eIF2Bε dan eIF2Bγ ke eIF2B

complex.42
eIF2Bα, eIF2Bβ dan eIF2Bδ juga menampilkan homologi urutan satu sama lain.
Ketiga subunit diperlukan untuk subcomplex peraturan untuk mengikat eIF2α dan
membedakan antara terfosforilasi dan nonphosphorylated forms.40 eIF2Bβ dan
eIF2Bδ sangat penting dalam ragi, tapi eIF2Bα adalah dispensable.10 Namun, tidak
adanya eIF2Bα membuat eIF2B sensitif terhadap status fosforilasi dari eIF2α, baik
dengan ragi dan tikus factors.40, 43 Singkatnya, eIF2B tampaknya telah berevolusi
untuk berfungsi dalam dua peran: a GEF untuk mendaur ulang eIF2 · PDB, dan

regulator untuk menanggapi fosforilasi eIF2α.
Menariknya, mutasi dalam lima subunit eIF2B manusia berhubungan dengan
leukoencephalopathy dengan menghilang materi putih (VWM), penyakit otak yang
langka biasanya mempengaruhi children.44, 45
Ini adalah pertama penyakit didokumentasikan terkait dengan mutasi pada faktor
penerjemahan. Banyak mutasi missense diamati pada subunit eIF2B berbeda, tapi
mutasi omong kosong selalu ditemukan heterozygous.44, 45 Data ini menunjukkan
bahwa mutasi sepenuhnya menonaktifkan eIF2B yang mematikan ketika homozigot,
dalam perjanjian dengan peran penting dari eIF2B.10 The saraf pusat Sistem
spesifisitas penyakit ini mengejutkan. Regulasi translasi oleh eIF2B melibatkan
fosforilasi eIF2 pada subunit dalam menanggapi berbagai sinyal stres (lihat di
bawah). Dengan demikian, adalah mungkin bahwa otak lebih peka terhadap respon
stres diubah dibawa oleh eIF2B bermutasi. Memang, kerusakan neurologis diamati
selama atau setelah episode demam di VWM patients.44, 45
eIF3
Yang terbesar dan paling kompleks faktor inisiasi, eIF3, terdiri dari hingga 11
subunit nonidentical pada mamalia, 6 di antaranya dilestarikan dalam ragi (Tabel 1)
.1,10 Dalam perjanjian dengan konstitusi yang rumit, eIF3 memiliki beberapa fungsi
dalam inisiasi penerjemahan :
diperkirakan untuk mempromosikan pemisahan 40S dan 60S subunit ribosom,
ia berpartisipasi dalam perekrutan kompleks terner dengan 40S subunit, dan
diperlukan untuk perekrutan mRNA ke pra-inisiasi complex.1, 10
Tabel 1. eIF3 komposisi subunit.
tabel 1
eIF3 komposisi subunit.

Table 1eIF3 subunit composition
Former Designation
Subunit Name Human S. cerevisiae
eIF3a
p170 Tif32p/Rpg1p
eIF3b
p116
Prt1p

Former Designation
Subunit Name Human S. cerevisiae
eIF3c
p110
Nip1p
eIF3d
p66
None
eIF3e
p48
None
eIF3f
p47
None
eIF3g
p44
Tif35p
eIF3h
p40
None
eIF3i
p36
Tif34p
eIF3j
p35
Hcr1p
eIF3k
p28
None
eIF3 dan eIF1A diperkirakan meningkatkan ribosom disosiasi, tetapi mekanisme ini masih
kurang characterized.1 Penelitian terbaru menunjukkan bahwa eIF3 mencegah 60S subunit dari
mengganggu 43S pra-inisiasi complex.46 ini konsisten dengan pengamatan sebelumnya dari
eIF3 dikaitkan dengan asli 40S subunit, 47 yang menyiratkan bahwa kompleks terner mengikat
preformed 40S · eIF3 kompleks. Memang, kompleks terner terikat 40S subunit dalam ketiadaan
eIF3 adalah mudah dipisahkan oleh 60S subunits.46 demikian, eIF3 tampaknya diperlukan untuk
stabilisasi kompleks terner mengikat subunit ribosom kecil.
Studi tentang eIF3 dalam ragi baru-baru ini menjelaskan perannya dalam perekrutan terner
kompleks untuk 40S subunit. eIF3 dari S. cerevisiae terdiri dari inti dari lima subunit penting
yang dilestarikan pada mamalia (Tabel 1): eIF3a, eIF3b, eIF3c, eIF3g dan eIF3i.10, 48,49 inti
kompleks co-memurnikan dengan eIF5, 48 an interaksi yang juga telah diamati pada mamalia
cells.50 interaksi ini dimediasi oleh amino-terminus eIF3c, 30,51 dan penting untuk
menjembatani eIF3 untuk eIF2, karena keduanya secara bersamaan dapat mengikat C-terminal
motif bipartit dari eIF5 (Gambar. 3) .51 eIF1 juga dapat berinteraksi dengan eIF3c, 49,52 dan
kompleks multifaktor besar yang terdiri dari eIF1/eIF2/eIF3/eIF5 / Met-tRNAiMet diamati in
vivo dalam ketiadaan 40S subunit (Gambar 1). 51 Sejak eIF1, eIF5 dan tiga eIF2 subunit
mempromosikan ketat Agustus seleksi, 10,22,24 eIF3 berpotensi memiliki fungsi struktural
dalam pengakuan Agustus Dengan demikian, beberapa interaksi protein-protein dimediasi oleh
eIF3 tampaknya penting dalam rekrutmen atau stabil pengikatan kompleks terner untuk 40S
subunit (Gambar 3).

eIF3 dan eIF4G koordinat interaksi protein-protein antara faktor inisiasi. (A) Ringkasan dari
interaksi protein-protein dalam ragi eIF3.10, 49,51,53 (B) Perakitan mamalia terjemahan

kompleks inisiasi dikoordinasikan oleh eIF3 dan eIF4G. eIF4G berfungsi sebagai perancah
molekul yang mengikat PABP, eIF4E, eIF4A, eIF3 dan Mnk1 (lihat teks untuk detail). eIF4G
berpartisipasi dalam perekrutan ribosom, dan menyatukan topi dan poli (A) ekor mRNA. eIF3
berinteraksi dengan eIF1, eIF5, eIF4B, eIF4G dan 40S ribosom. eIF3 memediasi pengikatan
kompleks terner dengan 40S subunit, mungkin melalui eIF5. Selain itu, interaksi eIF3 ke eIF4G
berpikir untuk bertindak sebagai jembatan antara kompleks 43S dan tutup 5 '. Subunit dari eIF3
yang berinteraksi dengan eIF4G tidak diketahui. Interaksi antara eIF3 dan eIF4G belum diamati
dalam ragi. Sebaliknya, interaksi eIF5 dengan C-terminus eIF4G (panah putus-putus) bisa
mempromosikan 43S perekrutan kompleks untuk mRNA 5 '. The bipartit motif di C-terminus
eIF5 berinteraksi dengan tiga mengulangi lisin (kotak hitam) di N-terminus eIF2β.
Sebuah homolog ragi eIF3j mamalia tidak terkait dengan dimurnikan eIF3 kompleks
inti. 48 Namun, tampaknya bahwa setidaknya sebagian kecil dari eIF3j dimasukkan
ke eIF3.53 Seperti rekannya mamalia nya, 54 ragi eIF3j berinteraksi dengan
eIF3a.53 Menariknya, urutan asam amino dari eIF3j mirip dengan wilayah tengah
eIF3a, dan bentuk motif yang cukup untuk mengikat motif RNA pengakuan (RRM)
dari eIF3b. Penghapusan eIF3j tidak mematikan, namun menyebabkan destabilisasi
eIF3 dan faktor yang terkait, menunjukkan bahwa itu adalah penting dalam
menstabilkan interaksi eIF3a dengan eIF3b.53 Interaksi kedua sangat penting dalam
ragi, karena penghapusan eIF3b RRM rilis eIF3a dan menginduksi pemecahan
kompleks multifaktor, dengan sisa eIF3b-eIF3g-eIF3i tidak mampu mengikat 40S
subunits.53 untuk mendukung pengamatan ini, subcomplex dimurnikan dari eIF3
mengandung eIF3a, eIF3b dan eIF3c ditemukan untuk mengintegrasikan eIF3j, eIF1
dan eIF5, dan dapat menyelamatkan terjemahan in vitro hampir seefisien
dimurnikan eIF3 inti complex.55
Akhirnya, eIF3 diperlukan untuk perekrutan mRNA untuk 43S kompleks pra-inisiasi.
Pada mamalia, ini diduga disebabkan oleh interaksi dari eIF3 dengan eIF4F, yang
bertindak sebagai jembatan untuk mRNA melalui interaksi eIF4E dengan tutup
structure.56, 57 The subunit eIF3 bertanggung jawab untuk interaksi ini belum
teridentifikasi belum, dan tidak ada laporan dari interaksi yang sama dalam ragi.
Namun, baru-baru ini melaporkan bahwa ragi eIF5 dapat berinteraksi dengan
setengah karboksi-terminal eIF4G, dan dapat bertindak sebagai penghubung antara
eIF3 dan mRNA (Gambar 3) .58 Faktor lain yang bisa terlibat dalam merekrut 43S
kompleks pra-inisiasi mRNA adalah eIF4B (lihat di bawah), yang berinteraksi dengan
eIF3a pada mamalia, 59 dan dengan eIF3g di S. cerevisiae.60
Rekrutmen dari 43S Kompleks mRNA
Struktur Cap
MRNA Eubacterial dan archaea memiliki urutan Shine-Dalgarno yang memfasilitasi
perekrutan ribosom dengan berinteraksi langsung dengan urutan komplementer
pada ujung 3 'dari RNA ribosom 16S. Meskipun memiliki 3 sangat mirip 'akhir,
eukariotik 18S rRNA kekurangan seperti element.2 Untuk mengidentifikasi ujung 5'
mRNA, sel eukariotik memiliki bukannya memilih untuk struktur khusus yang
disebut topi. Ini m7GpppX urutan (di mana X adalah setiap nukleotida) hadir di
ujung 5 'dari semua mRNA ditranskripsi nuklir dari eukariota, 61 dan telah mungkin
berevolusi untuk menstabilkan mRNA. Topi memfasilitasi inisiasi penerjemahan,

tetapi juga berpartisipasi dalam proses lain seperti mRNA splicing dan
nucleocytoplasmic transport.62 The rekrutmen 43S kompleks untuk mRNA
dimediasi oleh eIF4 kelompok faktor. Fungsi faktor ini telah sepenuhnya dibahas di
tempat lain, 63 dan dengan demikian hanya ringkasan pemahaman kita saat ini
akan disajikan di sini.
eIF4E
eIF4E berinteraksi dengan struktur topi dan, bersama-sama dengan eIF4G dan
eIF4A, membentuk kompleks eIF4F (Gambar 1). eIF4E merupakan faktor penting
yang dilestarikan di semua kerajaan eukariotik. Struktur ragi dan eIF4E tikus terikat
m7GDP diselesaikan, 64,65 dan menunjukkan konservasi modus topi-mengikat.
Memang, semua asam amino yang terlibat dalam pengakuan cap dilestarikan dari
ragi ke manusia, yang sangat menunjukkan asal nenek moyang. Mengingat fakta
bahwa homolog eIF4E tidak hadir dari archaea, maka akan sangat menarik untuk
menjawab pertanyaan tentang asal-usul factor.66 ini Mengapa eukariota memilih
untuk menggunakan struktur topi untuk memulai terjemahan? Apa keuntungan
selektif dicapai dengan mengadopsi seperti modus perekrutan ribosom berbeda
secara radikal?
Dalam mouse dan manusia, eIF4E difosforilasi di satu situs utama, serin 209,67
Fungsi fosforilasi ini tidak sepenuhnya dipahami. Fosforilasi eIF4E berkorelasi
dengan tingkat terjemahan meningkat, tetapi masih diperdebatkan apakah
fosforilasi meningkatkan afinitas pengikatan tutup eIF4E.6870 Struktur
menunjukkan bahwa Ser209 terfosforilasi bisa membentuk jembatan garam dengan
Lys159, yang akan bertindak sebagai penjepit di atas lintasan yang diusulkan mRNA
path.64 Namun, analisis struktural lebih baru dari eIF4E full-length kompleks
dengan m7GpppA menunjukkan bahwa jarak antara Ser209 dan Lys159 akan terlalu
lama untuk membentuk garam bridge.68 Bahkan, wilayah lingkaran C-terminal dari
eIF4E, yang meliputi Ser209, berinteraksi dengan kedua nukleotida mRNA. Oleh
karena itu, fosforilasi Ser209 masih bisa memiliki efek pada afinitas eIF4E untuk
capped mRNA.68
Meskipun secara struktural, makna biologis fosforilasi eIF4E tidak segera jelas. Studi
pada mutan fosforilasi eIF4E telah menunjukkan bahwa mereka dapat
mengembalikan terjemahan serta tipe liar protein dalam in vitro assay.71 Varian ini
eIF4E juga dapat menyelamatkan fenotipe mematikan penghapusan eIF4E di
yeast.71 Sebaliknya, transgenik Drosophila melanogaster mengekspresikan sebuah
eIF4EI fosforilasi mutan (S251A, analog dengan S209A) menampilkan mengurangi
viabilitas (kelangsungan hidup 65%) dalam mutan latar belakang eIF4EI, dengan
hidup lalat memiliki retardasi pertumbuhan defects.72 Cacat ini tidak diamati ketika
S251D mutan digunakan untuk meniru konstitutif residu terfosforilasi.
eIF4E difosforilasi in vivo oleh kinase Mnk1.73, 74 Dalam rangka untuk
memfosforilasi eIF4E, Mnk1 perlu direkrut ke C-terminal bagian dari eIF4G (Gambar
3) .75 Tampaknya sangat tidak mungkin bahwa seperti mekanisme yang canggih
akan memiliki berkembang jika tidak memiliki tujuan. Oleh karena itu kami
menyimpulkan bahwa fosforilasi eIF4E harus memainkan peran peraturan penting in
vivo, setidaknya pada eukariota lebih tinggi. Ini mungkin akan lebih dihargai
sepenuhnya dengan melakukan in vivo dari mouse mengetuk-in membawa sebuah
eIF4E Ser209Ala mutasi.

eIF4G
Dua protein terkait, eIF4GI dan eIF4GII, berfungsi sebagai protein adaptor modular
yang menengahi serangkaian interaksi protein-protein berpuncak pada rekrutmen
43S kompleks untuk mRNA 5 '(Gambar 3) .63,76,77 eIF4G telah berkembang sekitar
pusat inti filogenetis dilestarikan (Gambar 4) .66 inti ini terkandung dalam fragmen
tengah protein dan memiliki dua domain interaksi: pertama berinteraksi dengan
RNA helikase eIF4A, 78,79 dan yang kedua adalah domain yang mengikat RNA .
80,81 Selain itu, fragmen ini eIF4G mamalia juga mengandung eIF3 interaksi
domain.56, 78 Struktur sinar-X dari bagian tengah eIF4GII manusia telah
diselesaikan, dan pameran domain berbentuk bulan sabit yang terdiri dari sepuluh
heliks alfa disusun dalam lima mengulangi PANAS. 82 Protein mengandung
mengulangi PANAS terlibat dalam perakitan kompleks multiprotein besar, yang
mungkin difasilitasi oleh luas permukaan yang besar dan dapat diakses dari
domain.83

Gambar 4
eIF4G berkembang di sekitar domain inti kekal. EIF4G mamalia berisi lima elemen
struktur yang berbeda. Ketiga amino-terminal mengandung motif untuk PABP
mengikat, dan situs pengikatan eIF4E. Fragmen tengah eIF4G (MIF4G) adalah

domain HEAT dan merupakan inti lestari protein. The karboksi-terminal ketiga eIF4G
mamalia terdiri dari sebuah domain MA3 (dinamai Mouse Apoptosis gen-3, yang
diinduksi pada sel death149), dan domain W2 (dinamai setelah dua tryptophans
dilestarikan). MIF4G adalah umum bagi banyak protein yang terlibat dalam
penerjemahan dan omong kosong-dimediasi mRNA pembusukan. Antara lain,
sebuah homolog MIF4G telah diamati dalam translasi represor p97, 150 yang
translasi aktivator Paip1, 151 tutup mengikat protein nuklir CBP80, 152 dan mRNA
omong kosong-dimediasi pembusukan protein 2 (NMD2/Upf2, lihat Bab 13) .66,153
The MA3 dan W2 domain tampaknya telah ditambahkan kemudian dalam evolusi,
dan sebagian besar terlibat dalam peraturan interactions.84 Dalam eIF4G mamalia,
domain MA3 berinteraksi dengan eIF4A, 78 dan domain W2 dengan kinase eIF4E
Mnk.75 eIF5 dan eIF2Bε juga menampilkan domain W2, 93 tetapi dalam kasus ini
penting bagi interaksi dengan eIF2β.

Perpanjangan inti pusat eIF4G untuk menyertakan situs eIF4E-mengikat
menghasilkan domain eIF4G yang perlu dan cukup untuk terjemahan topidependent initiation.84 Situs 4E-mengikat tampaknya hanya diperlukan untuk
menargetkan eIF4G mRNA. Memang terjemahan topi-independen dari mRNA yang
mengandung unsur besi respon (IRE) dapat diarahkan oleh inti pusat eIF4G, jika
domain ini menyatu dengan protein IRE-mengikat IRP-1.85, 86
Amino-terminal porsi eIF4G juga mengandung domain interaksi untuk poli (A)
binding protein (PABP) .87,88 PABP adalah protein sitoplasma yang mengikat poli
(A) ekor hadir pada ujung-3 messenger RNA. Interaksi dengan eIF4G menyediakan
link fisik antara tutup dan poli (A) ekor (Gambar 3). Hal ini juga menjelaskan
pengamatan bahwa poli (A) ekor dapat beroperasi sebagai penambah terjemahan
initiation.89, 90 Pentingnya tutup-poli (A) interaksi ekor dibahas lebih rinci dalam
Bab 12.
C-terminus eIF4G telah jauh diperpanjang selama ekspansi eukaryotes.66 Sebuah
domain interaksi eIF4A kedua hadir pada manusia eIF4G.78 domain ini absen dari
ragi eIF4G, tetapi dapat ditemukan dalam Arabidopsis dan Drosophila eIF4G
homolog. The berhubungan dengan protein p97/NAT1/DAP-5 memiliki domain yang
mirip, 66 yang di sisi lain tidak mengikat eIF4A.78 Di eIF4G, domain mengikat Cterminal eIF4A tidak penting untuk terjemahan, melainkan berperan dalam
modulasi fungsi inti domain.84 Tidak ada kesepakatan mengenai apakah eIF4G
berinteraksi dengan satu atau dua eIF4A molecules.84, 91,92 ekstrim C-terminus
eIF4G dari metazoans menampilkan motif lain yang dilestarikan, pada mamalia,
perlu untuk interaksi dengan kinase eIF4E Mnk1.75 Hal yang menarik bahwa motif
ini adalah kekal di C-termini eIF5 dan eIF2Bε, 93 dan berpartisipasi dalam interaksi
mereka dengan eIF2β.30 Ini mungkin merupakan modul dilestarikan penting bagi
interaksi protein-protein mengatur perakitan translasi apparatus.66

eIF4A
eIF4A adalah anggota dari keluarga besar RNA helicases disebut MATI kotak, setelah
salah satu dari mereka 8 dilestarikan motifs.94 Dalam ragi, eIF4A dikodekan oleh
dua gen yang inaktivasi simultan lethal.95 Ada tiga isoform eIF4A pada mamalia,
namun hanya eIF4AI dan eIF4AII tampaknya terlibat dalam terjemahan initiation.96
Menariknya, eIF4A mamalia dapat berinteraksi dengan ragi eIF4G1 in vitro, 79
bahkan jika tidak dapat melengkapi mutan ragi cacat dalam eIF4A.97 Bahkan eIF4A
mamalia muncul untuk bertindak sebagai inhibitor translasi pada ragi, 79 seperti
eIF4AIII menghambat terjemahan dalam mammals.96 eIF4A adalah satu-satunya
faktor eIF4 memiliki homolog dalam archaea.6
eIF4A adalah ATPase bergantung RNA dan dapat bersantai kopel RNA dengan
sendirinya atau, lebih efisien, sebagai bagian dari eIF4F complex.63 Kegiatan
helikase intrinsik eIF4A relatif lemah, namun sangat dirangsang oleh eIF4B,
meskipun dua protein lakukan tidak muncul untuk berinteraksi directly.98 Penelitian
terbaru menunjukkan bahwa eIF4A adalah helikase nonprocessive yang terbatas
pada satu putaran dari unwinding.99, 100 Kehadiran eIF4B (atau eIF4H) dapat
membatasi RNA re-asosiasi dan memungkinkan unwinding lagi duplexes.99, 100
Perlu dicatat bahwa fungsi eIF4A terutama sebagai bagian dari kompleks eIF4F,
tetapi itu tampaknya perlu ditukar dengan eIF4A gratis untuk efek unwinding.101
Ada kemungkinan bahwa proses daur ulang yang menyampaikan processivity ke
kompleks. Sebuah pertanyaan yang tak terjawab adalah bagaimana eIF4A
memfasilitasi ribosom bindingγ eIF4F umumnya diyakini menargetkan eIF4A ke
mRNA, yang kemudian terurai struktur sekunder untuk memungkinkan perekrutan
ribosom. Peran eIF4A bisa memanfaatkan energi dari hidrolisis ATP untuk mengatur
ulang struktur RNA, atau mungkin kompleks RNA-protein, sehingga memungkinkan
40S subunit mengikat mRNA.102, 103
eIF4B
Fungsi eIF4B dalam inisiasi penerjemahan tidak sepenuhnya jelas. In vitro, eIF4B
meningkatkan aktivitas helikase dari eIF4A dan eIF4F, 98 dan mempromosikan 48S
kompleks assembly.84, 104 Namun, eIF4B tidak diperlukan dalam tes mengikat
ribosom, 84.104 dan strain ragi dengan terganggu eIF4B gen display cacat translasi
dan fenotipe pertumbuhan lambat , tetapi viable.105, 106
eIF4B homodimerizes dan berinteraksi dengan RNA melalui N-terminal RRM dan
motif arginin kaya C-terminal (ARM) .59,107,108 Sejak eIF4B juga menunjukkan
RNA-anil aktivitas, diusulkan bahwa itu bisa memainkan peran dalam mediasi
interaksi antara rRNA dan mRNA.109 Konsisten dengan hipotesis ini, eIF4B dapat
berinteraksi dengan 18S rRNA in vitro, dan sekaligus dapat mengikat dua RNA
molecules.110
eIF4H

eIF4H merupakan faktor baru ini diidentifikasi bahwa saham homologi fungsional
dan urutan dengan eIF4B, sebagian besar dengan RRM domain.111 Ini lemah
mengikat RNA dan merangsang sintesis protein in vitro, serta ATPase dan helikase
aktivitas eIF4A dan eIF4F.99, 100.111.112 Sebuah laporan baru-baru ini
menunjukkan bahwa virion tuan protein penutup (VHS) virus herpes simpleks
berinteraksi dengan eIF4H.113 protein ini mempercepat degradasi mRNA, yang
memodulasi tingkat ekspresi gen virus dan seluler. Tampaknya VHS ditargetkan
sampai akhir mRNA 5 'melalui interaksi dengan eIF4H.113
Pergi ke:
Scanning dan Lokalisasi Inisiator AUG
mRNA 5 'UTR
Setelah mengikat ujung 5 'dari mRNA, kompleks pra-inisiasi harus menemukan
kodon Agustus Hal ini diyakini bahwa faktor ribosom dan terkait bermigrasi melalui
5 'UTR sampai Met-tRNAiMet dapat membentuk pasangan basa produktif dengan
kodon inisiasi. Ini telah didefinisikan sebagai model scanning, 114,115 dan
konsisten dengan data eksperimen. Sebagai contoh, penyisipan sebuah hulu AUG
biasanya menciptakan terjemahan situs awal yang baru. Selain itu, penyisipan
struktur sekunder yang stabil di UTR 5 'secara dramatis mengurangi efisiensi
translasi, mungkin dengan menghambat ribosom movement.116 Minimnya set
faktor yang dibutuhkan untuk perakitan kompleks 48S pada kodon inisiasi telah baik
didefinisikan dalam beberapa tahun terakhir (lihat di bawah ) .117,118 Namun
demikian, pemindaian belum pernah diuji biokimia dan sedikit yang diketahui
tentang mekanisme.
eIF1
Urutan homolog dari eIF1 telah diidentifikasi dalam archaea dan bakteri, yang
menunjukkan asal kuno untuk factor.8 ini Dalam ragi, eIF1 sangat penting untuk
kelangsungan hidup, 119 dan pemutaran genetik telah mengidentifikasi sejumlah
mutasi yang mempengaruhi kesetiaan inisiasi kodon selection.22 ini mutasi
mempengaruhi residu yang dilestarikan antara eukariota, archaea dan bakteri, 8
dan struktur NMR eIF1 menunjukkan bahwa mereka mewakili permukaan interaksi
bagi molecules.52 lainnya Sebuah fraksi eIF1 dari S. cerevisiae copurifies dengan
eIF3, melalui interaksi dengan eIF3c. 48,49,120 ini mungkin dapat menjelaskan
bagaimana eIF5 mutan dapat menekan efek eIF1 mutasi dalam ragi, 22 karena
eIF3c dapat berinteraksi secara bersamaan dengan eIF1 dan eIF5 (Gambar 3) .51
Dengan demikian, eIF1 adalah di dekat eIF5 dan dapat mempengaruhi GTPase nya
mengaktifkan fungsi. Analisis Toe-pencetakan kompleks pra-inisiasi terikat untuk
mRNA telah memberikan bukti bahwa eIF1 diperlukan untuk pembentukan 48S
complexes.117 Dalam pengujian ini, yang juga membutuhkan eIF2, eIF3, eIF4A,
eIF4B, eIF4F dan Met-tRNAiMet, eIF1 bisa lemah mempromosikan posisi yang benar
dari 43S kompleks pada kodon inisiasi. Kegiatan ini sangat ditingkatkan oleh eIF1A
(lihat di bawah) .117 Mekanisme molekuler masih belum jelas namun, dan dengan
demikian fungsi yang tepat dari eIF1 bisa berpartisipasi dalam pemindaian,

mengguncang salah kompleks diposisikan, atau menstabilkan yang diposisikan
dengan benar.
eIF1A
eIF1A adalah homolog eukariotik dari IF1 bakteri dan archaea a-eIF1A.8 Struktur 3D
eIF1A menunjukkan adanya kandungan domain OB mirip dengan IF1.37, 38 eIF1A
sangat penting dalam S. cerevisiae dan tampaknya memiliki beberapa peran dalam
terjemahan initiation.1 Pestova dkk melaporkan bahwa eIF1A bertindak bersinergi
dengan eIF1 untuk mempromosikan perakitan kompleks 48S di inisiasi codon.117
Namun, eIF1A tanpa eIF1 hanya dapat mempromosikan pembentukan sebuah
kompleks menyimpang terletak dekat dengan topi. Ini topi-proksimal kompleks
bukanlah perantara translasi, dan itu tidak dapat mencapai AUG codon.117 eIF1A
juga mempromosikan pengikatan terner kompleks untuk 40S terisolasi subunits.46,
121 Selain itu, eIF1A berinteraksi dengan eIF5B.122 Seiring dengan studi struktural
dari 30S · IF1 kompleks, 123 ini menunjukkan bahwa eIF1A menempati situs A dari
ribosom subunit kecil dan, dalam hubungannya dengan eIF5B, mengarahkan tRNA
inisiator ke P site.124
Subunit ribosom 60S Bergabung
Setelah kompleks pra-inisiasi telah mencapai kodon inisiator, dasar pasangan
antara Agustus dan Met-tRNAiMet antikodon memunculkan serangkaian peristiwa
yang berujung pada bergabung dari subunit ribosom 60S untuk membentuk
ribosom aktif yang kompeten untuk perpanjangan. Ini melibatkan pelepasan faktor
inisiasi terikat pada 40S subunit, yang membutuhkan hidrolisis GTP. Rekrutmen dari
60S subunit tidak spontan setelah rilis faktor, dan itu memerlukan faktor inisiasi
tambahan.
eIF5
Setelah kompleks 48S sudah dipasang dengan benar pada kodon inisiasi, faktor
inisiasi terikat harus mengungsi untuk memungkinkan bergabung dari 60S subunit.
Langkah ini membutuhkan hidrolisis molekul GTP terikat eIF2 (Gambar 1), karena
substitusi dengan nonhydrolyzable GMP-PNP penangkapan inisiasi pada 48S
stage.125 Aktivasi fungsi GTPase dari eIF2 membutuhkan kerjasama dengan eIF5
dan 40S subunit.10 eIF5 sangat penting dalam ragi, dan diaktifkan eIF5 mutan
(G31R) dapat memulai penerjemahan di non-Agustus codons.22 mutan ini
menunjukkan stimulasi dua kali lipat dari hidrolisis GTP. Dikombinasikan dengan
studi tentang eIF2 mutan menunjukkan aktivitas GTPase intrinsik, tampak bahwa
eIF2 dan eIF5 bertindak dalam konser untuk menjaga keakuratan inisiasi kodon
pengakuan pada eukariota. Menariknya eIF5 belum ditemukan untuk berinteraksi
dengan eIF2γ GTP-terikat, melainkan dengan eIF2β, di situs yang sama yang
ditunjukkan untuk berinteraksi dengan eIF2Bε.29, 30 ini berpendapat bahwa
hidrolisis GTP harus dipicu oleh perubahan konformasi dalam eIF2 , ketika tRNA
inisiator sudah dipasangkan dengan benar kodon Agustus Amino-terminus eIF5

mirip dengan karboksi-terminus eIF2β, termasuk motif seng-jari Cys2-Cys2, dan
diharapkan untuk mengadopsi fold.31 serupa
Pengamatan terbaru menunjukkan bahwa eIF5 bertindak sebagai jembatan antara
eIF3 dan eIF2, dan karena itu akan berpartisipasi dalam perekrutan terner kompleks
untuk 40S subunit (lihat di atas) .51 Hal ini juga telah menunjukkan bahwa ragi eIF5
dapat berinteraksi secara bersamaan dengan eIF3 dan eIF4G , dan dengan
demikian bisa mengambil bagian dalam 43S perekrutan kompleks untuk mRNA.58
Interaksi ini semua dimediasi oleh domain C-terminal eIF5, sementara wilayah
mengaktifkan GTPase tampaknya berada di N-terminus.58 Menariknya, aminoterminus eIF5 saham homologi urutan dengan fragmen karboksi-terminal eIF2β.29,
31
eIF5B
eIF5B pertama kali diidentifikasi sebagai faktor terjemahan dalam ragi, dan jamur
disebut IF2 (yIF2) untuk homologi kepada prokariotik IF2.126 Manusia, 127.128
Drosophila, 129 dan archaeal7 homolog juga diidentifikasi, membuat IF2/eIF5B
faktor terjemahan universal dilestarikan. Gangguan gen eIF5B (FUN12) dalam ragi
menyebabkan fenotipe pertumbuhan lambat berat, terkait dengan cacat dalam
terjemahan initiation.126 Ia kemudian menunjukkan bahwa eIF5B memiliki fungsi
analog dengan IF2 prokariotik dalam menengahi bergabung dari subunit ribosom
60S. 130 Persyaratan untuk kedua eIF2 dan eIF5B sangat menyarankan bahwa
inisiasi translasi pada eukariota membutuhkan hidrolisis dua molekul GTP (Gambar
1) .125 Hal ini konsisten dengan analisis kinetik inisiasi translasi in vitro, 131 dan
menawarkan kemungkinan tambahan untuk regulasi.
Struktur eIF5B telah mengungkapkan architecture.132 biasa ini terdiri dari tiga Nterminal domain (I, II, III) dihubungkan dengan panjang heliks ke domain IV. Domain
Saya adalah domain G, domain II dan IV β-barrel dan domain III memiliki sebuah
novel / β / sandwich fold.132 G domain dan β-barrel domain II menampilkan struktur
dan pengaturan mirip dengan domain homolog di EF1A, eEF1A dan-eIF2γ.25, 132 ini
menunjukkan bahwa mereka membentuk struktur inti hadir di semua GTPases
terlibat dalam translation.124 GTP-bound eIF5B memfasilitasi 60S subunit
bergabung, tetapi hidrolisis GTP terjadi setelah 80S pembentukan dan diperlukan
untuk pelepasan eIF5B.130 Perbandingan eIF5B · GTP dan eIF5B · PDB menunjukkan
bahwa, seperti GTPases lainnya, hidrolisis GTP menginduksi konformasi saklar
sederhana dalam domain G. Modifikasi kecil namun diperkuat melalui penataan
ulang terkoordinasi domain II-IV, sehingga pergerakan domain IV.132 Domain IV
sangat penting untuk in vivo fungsi eIF5B dan berinteraksi dengan eIF1A,
menunjukkan bahwa pelepasan eIF1A dan eIF5B dari ribosom bisa coupled.122
Pergi ke:
Peraturan Inisiasi Terjemahan
Seperti halnya proses multi-langkah, terjemahan eukariotik dapat diatur di berbagai

tingkatan. Namun, umumnya lebih efisien untuk mengatur jalur kompleks pada
tahap inisiasi mereka, dan ini adalah di mana kontrol translasi paling sering
occurs.133 Dua faktor yang diketahui memainkan peran penting dalam regulasi
inisiasi terjemahan: eIF2 dan eIF4E. Kegiatan eIF2 dikendalikan oleh laju GTP daur
ulang, dan dengan demikian oleh ketersediaan eIF2B.10 Fungsi eIF4E diatur oleh
penggabungan menjadi eIF4F, yang dihambat oleh Protein eIF4E-Binding (4E-BPs) .
63 Kedua mekanisme ini mengalami fosforilasi peraturan dan dengan demikian
dapat menyediakan sarana yang cepat dan reversibel untuk mempertahankan
homeostasis seluler sebagai respons terhadap sinyal lingkungan. Kami akan
memberikan gambaran singkat tentang bagaimana aktivitas eIF2 dan eIF4E dapat
diatur. Pembaca diarahkan ke kajian terbaru oleh Dever134 untuk diskusi yang lebih
rinci tentang bagaimana regulasi gen spesifik dapat dicapai oleh modulasi aktivitas
faktor penerjemahan umum. Sebuah mendalam review dari mekanisme kontrol
translasi beberapa dapat ditemukan dalam referensi 135.
eIF2α Kinase
Sebagaimana disebutkan di atas, fosforilasi eIF2α pada Ser51 hasil dalam konversi
eIF2 dari substrat inhibitor kompetitif eIF2B. Pentingnya dan fleksibilitas dari acara
ini regulasi ditekankan oleh penampilan berturut-turut dari empat dikenal eIF2 •
kinase melalui garis keturunan eukariotik: mamalia memperoleh double-stranded
RNA-activated protein kinase (PKR), vertebrata, inhibitor kinase hemin-diatur (HRI),
metazoa, para PKR seperti ER kinase (merembes), sedangkan semua eukariota
memiliki kinase GCN2.10, 136.138 Keempat kinase diaktifkan oleh lingkungan
stress.139 PKR merupakan bagian dari respon anti-virus, karena ekspresinya
diinduksi oleh interferon dan fungsi kinase yang diaktifkan oleh double-stranded
RNA.138 HRI mengatur sintesis protein dalam sel erythroid dalam menanggapi
kekurangan heme, heat shock dan oksidatif dan osmotik stress.137, 140 merembes
diaktifkan sebagai bagian dari dilipat respon protein, yang disebabkan oleh stres ke
endoplasma reticulum.136 Akhirnya aktivitas GCN2 dapat dirangsang oleh berbagai
kondisi, yang terbaik ditandai menjadi asam amino starvation.10, 141
Protein eIF4E-Binding
Kompleks m7GpppX · · eIF4E eIF4G mengarahkan 43S pra-inisiasi kompleks untuk
akhir mRNA 5 '. The 4E-BPs khusus menghambat cap tergantung inisiasi terjemahan
dengan mencegah interaksi eIF4E dengan eIF4G.63 Tiga 4E-BPs diidentifikasi dan
ditemukan memiliki fungsi yang sama, namun 142.143 4E-BP1 telah lebih teliti
ditandai. Pengikatan 4E-BP1 ke eIF4E adalah reversibel, dan diatur oleh negara
fosforilasi 4E-BP1. Setelah stimulasi sel dengan serum, faktor pertumbuhan atau
hormon, 4E-BP1 menjadi terfosforilasi pada serin spesifik / residu treonin dan
berdisosiasi dari eIF4E untuk meringankan translasi inhibition.63, 144 Sebaliknya,
menekankan seluler seperti kekurangan gizi atau infeksi virus akan menyebabkan
penurunan 4E -BP1 fosforilasi dan meningkatkan afinitas untuk eIF4E.63, 67
peristiwa fosforilasi yang mengarah pada pemisahan 4E-BP1 dari eIF4E dimediasi
oleh FKBP12-rapamycin terkait protein / mamalia target rapamycin (FRAP / mTOR),

dan mungkin lainnya kinase (s) yang belum menjadi identified.144146 Kegiatan
FRAP / mTOR dimodulasi oleh ketersediaan nutrisi seperti asam amino, dan dengan
konsentrasi intraselular ATP.146148 Mengingat bahwa FRAP / mTOR sinyal tidak
hanya untuk 4E-BP1 tetapi untuk target translasi lainnya (eIF4B, eIF4GI, eEF2 dan
S6K1), itu muncul sebagai sensor molekul mampu mengintegrasikan input yang
beragam untuk memodulasi sintesis protein dalam menanggapi nutrisi dan energik
status.146 sel, 148
Pergi ke:
Kesimpulan
Analisis struktural dan fungsional dari faktor inisiasi translasi eukariotik
mengungkapkan bahwa mereka memiliki kemungkinan besar berevolusi untuk
mengambil keuntungan dari banyak elemen struktur RNA yang khusus untuk
eukariota. Terjemahan archaea menggambarkan evolusi sintesis protein dari mesin
Eubacteria pada eukariota, menunjukkan karakteristik dari kedua sistem. Sebagai
contoh, mRNA archaea memiliki urutan Shine-Dalgarno tapi memanfaatkan faktor
homolog dengan eIF2 untuk pengiriman Met-tRNAiMet ke ribosom. Banyak faktor
inisiasi terjemahan eukariotik tidak memiliki rekan-rekan di prokariota, dan harus
telah berevolusi bersama dengan fitur unik mRNA eukariotik (struktur topi, poli (A)
ekor). Kurangnya Archaea 5 'topi atau poli panjang (A) ekor dan, karenanya, adalah
tanpa faktor yang berhubungan dengan eIF3, eIF4G atau eIF4E. Oleh karena itu
dapat dipertimbangkan bahwa eIF4G telah berkembang melalui pertambahan
berbagai domain interaksi sekitar inti pusat dilestarikan. Sebuah situs eIF4E
mengikat bisa demikian telah ditambahkan setelah 5 'struktur cap telah
berkembang, dan domain interaksi PABP setelah poli (A) ekor dikembangkan.
Dengan demikian, elemen struktur RNA tampaknya telah memainkan peran penting
dalam mengarahkan evolusi dari mesin translasi eukariotik. Peningkatan
kompleksitas yang mengakibatkan bertugas untuk mengembangkan mekanisme
peraturan baru untuk mengendalikan ekspresi gen, seperti penyerapan eIF4E oleh
4E-BPs atau fosforilasi eIF2α. Setelah berkembang, mekanisme pengaturan dapat
dikenakan perbaikan lebih lanjut. Misalnya, mamalia telah berevolusi empat kinase
eIF2α berbeda. Sebagai konsekuensi dari kemampuan regulasi meningkat, inisiasi
terjemahan telah menjadi proses yang sangat dinamis yang dapat hati-hati dan
cepat termodulasi dalam menanggapi perubahan lingkungan. Dengan demikian,
kemampuan untuk terjemahan kontrol yang lebih baik kemungkinan telah
memberikan eukariota dengan peningkatan fleksibilitas adaptif.