氨基酸对蛋白质翻译起始因子的调控

氨基酸对蛋白质翻译起始因子的调控

邓敦

1,2

,刘春生1,陈峰

1,2

,邓跃林

1,2

,毕英佐

2

(1.广东温氏食品集团有限公司,广东新兴527439;2.华南农业大学,广东广州510640)

摘要 氨基酸既是蛋白质合成的底物又是细胞内信号传导通路的调节物。综述了蛋白质翻译起始过程、氨基酸在翻译起始Met tRNAi 结合阶段和m RNA 结合阶段的调节及氨基酸调节蛋白翻译起始的信号传导机制。关键词 氨基酸;蛋白质翻译起始因子;信号传导

中图分类号 Q517 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2008)09-03519-02

Regula tion o f A mino Acid in the Protein T ranslation Initiation Fa ctor

DE NG D un et al (Guan gdon g Wen s Foodstuffs Group C o.Ltd,Xinxing,Guangdong 527439)

Abstract Ami no acids are both the su bstances of p rotein synthesis and the regulators of signal transd uction i n cells.The research progress i n the p rotein translation ini tiati on was revie wed ,an d the regulation of ami no acid s in the bindi ng ph ase of Met tRN Ai and m RNA,and the si gn al transduction mechanism of amino acids on protein translation ini tiati on were el ucid ated in this paper.Key w ords Amino acid s;Protein tran slation initiation;Signal transd uction

作者简介 邓敦(1974-),男,湖南邵阳人,博士后,从事猪的营养与

免疫研究。

收稿日期 2007 12 24

营养物质可以通过多种途径对基因表达进行多层次、多水平的调控作用,从而影响动物机体的生长代谢。最近研究表明,氨基酸除了作为各种代谢途径如蛋白质合成的底物外,也对mR NA 翻译过程有重要调节功能,最典型的是介导胰岛素和I GF I 等促生长激素的信号传导通路,由氨基酸传递信号通路的作用终点往往是mR NA 翻译起始的调节蛋白。笔者综述了蛋白质翻译起始、氨基酸对翻译起始Met tR NAi 结合阶段和mRN A 结合阶段的调节及氨基酸调节蛋白翻译起始的信号传导机制。

1 翻译的起始过程

mR NA 翻译过程可以分为起始、延长和终止3个阶段,每一阶段都涉及一组不同的蛋白质因子,分别称为起始因子、延长因子和终止因子。虽然氨基酸对mR NA 翻译的延伸和终止过程也有调控作用,但最基本和最主要的调控发生在起始阶段[1]。

真核生物蛋白质合成起始是一个复杂的多步骤过程,目前发现有13种真核起始因子(Euka ryo tic initiatio n factors,e IFs)参与蛋白质合成。肽链起始包括4个必需过程: 80S 亚基解离成60S 和40S 亚基;!蛋氨酰转运核糖核酸(Me t tRN A)与40S 亚基结合形成43S 前起始复合物;∀mRN A 与43S 前起始复合物结合;#mRN A 与43S 前起始复合物结合后,再与60S 亚基结合,形成具有活性的80S 亚基。其中肽链起始对体内蛋白质合成重要两步是!和∀[2]。

2 氨基酸对翻译起始Met tRNAi 结合阶段的调节

在细胞培养中,缺失单个必需氨基酸会引起整个蛋白质合成速度下降,这可能是由于蛋白质合成直接前体物(氨酰-tR NA)的效价降低。通过氨基酸类似物或非许可温度培养含有le uc yl tR NA 合成酶温度敏感参数的细胞,抑制了氨酰-tR NA 和tR NA 的装载,从而限制蛋白质合成速度[3]

。许多试验表明,翻译起始过程受血浆氨基酸浓度的影响。氨基酸抑制翻译是通过Met tR NAi 结合到40S 核糖体亚基,而这种结合由真核生物起始因子2(eI F2)、鸟苷酸(G TP)和Met tR NAi

复合物来调节[4]。G TP 结合到e IF2上,G TP 水解为GDP,eI F2 GDP 复合物从40S 亚基上游离下来,GDP 结合到eI F2上

交换GTP,通过GTP 交换因子e IF2B,又重新合成eIF2 G TP Me t tR NAi 复合物(图1)。氨基酸调控蛋白合成主要是由eI F2 磷酸化来控制eI F2B 活性来完成的。氨基酸缺乏导致eI F2 磷酸化相应的激酶,在酵母中是GCN2(Gcn 2p 基因的产物),Gcn 2p 域结构和组氨酰-tR NA 合酶(His RS 域)与蛋白激酶相似,最近研究表明,未载tRN A 与His R S 域结合导致Gcn 2p 构象改变而激活。因此,氨基酸缺乏将使未载tR NA 增加,激活Gcn 2p,使e IF2 磷酸化,抑制eI F2B 活性,这表明氨基酸缺乏会引起e IF2 磷酸化的变化,从而抑制蛋白质合成[3]。

图1 M et tRNAi 与40S 亚基结合过程[3]Fig.1T he step o f Met tRNAi b inding to 40S [3]

3 氨基酸对翻译起始mRNA 结合阶段的调节

氨基酸对翻译起始mR NA 结合阶段的调节如图2。mR NA 与43S 起始前复合物的结合受e IF4F 异三聚体复合物的调节[4],eI F4F 复合体水平和活性的变化决定核糖体与mR NA 结合速度的变化。

eI F4F 复合体由3种蛋白组成:e IF4G 、eIF4E 、eIF4A 。eI F4G(M,220000)充当着∃脚手架%的角色,使其他与翻译起始有关的蛋白因子与之结合而发挥各自作用。e IF4A(M,48000)是A TP 依赖R N A 解旋酶。eI F4E(M,24000)是一帽结合蛋白,eI F4E 以游离或复合物的形式存在于真核细胞中。

安徽农业科学,J ou rnal of An hui Agri.Sci.2008,36(9):3519-3520,3530 责任编辑 方媛 责任校对 方媛