2012年9月10日,，核酸領(lǐng)域的重要雜志《核酸研究》(Nucleic Acids Research) 在線發(fā)表了生物物理研究所秦燕課題組和龔為民課題組合作的一項最新研究成果，該文章標(biāo)題為Common chaperone activity in the G-domain of trGTPase protects L11–L12 interaction on the ribosom,。此研究工作與本所婁繼忠研究員，德國馬普學(xué)會分子遺傳研究所K. H. Nierhaus教授合作完成,。
蛋白質(zhì)合成的所有階段,，即翻譯的起始、延長,、終止和再循環(huán),，都受到核糖體翻譯因子 (translational GTPases, trGTPases) 的調(diào)控。核糖體上,，氨酰-tRNAs的入口處圍繞著多個柔性很大的蛋白,，包括核糖體蛋白L11和4-6拷貝的L7/L12，它們負(fù)責(zé)招募翻譯因子并調(diào)節(jié)其活性,。翻譯因子trGTPases 被招募到核糖體上,，開始通過G-domain 與L12-CTD相互作用，然后L11-NTD與L12-CTD相互作用,。盡管有文獻(xiàn)報道在cryo-EM結(jié)構(gòu)中L12-CTD 與L11-NTD可能存在相互作用,，但受其分辨率限制(11埃)，它們之間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系尚不明晰,。
秦燕研究組通過同源重組,、定點突變、生物化學(xué)及結(jié)構(gòu)生物學(xué)等技術(shù),，首次證實了L12-CTD 與L11-NTD間的相互作用,。在翻譯因子被招募過程中， L11-NTD的loop62區(qū)域插入到L12-CTD的縫隙中,，致使后者處于“open”的構(gòu)象并使其疏水核心暴露出來,，此時的L12-CTD構(gòu)象極不穩(wěn)定。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),，所有trGTPases的G-domain都具有分子伴侶活性,，并且在因子招募過程中能穩(wěn)定L11-L12間的相互作用。在此基礎(chǔ)上,，提出了蛋白翻譯過程中“Support-and-Protect”新的理論模型,。
該項研究工作得到了國際同行的高度評價。美國科學(xué)院院士Joachim Frank,，Jennifer Doudna,，著名核糖體學(xué)者Akira Kaji等都在該文章的發(fā)表過程中給出過建議、評價,。該項研究工作得到了國家科技部,、國家基金委、諾和諾德-中科院聯(lián)合基金的資助。（生物谷Bioon.com）
doi: 10.1093/nar/gks833
PMC:
PMID:
Common chaperone activity in the G-domain of trGTPase protects L11–L12 interaction on the ribosome
Dandan Zhang, Guangqiao Liu, Jiaying Xue, Jizhong Lou, Knud H. Nierhaus, Weimin Gong and Yan Qin
Translational GTPases (trGTPases) regulate all phases of protein synthesis. An early event in the interaction of a trGTPase with the ribosome is the contact of the G-domain with the C-terminal domain (CTD) of ribosomal protein L12 (L12-CTD) and subsequently interacts with the N-terminal domain of L11 (L11-NTD). However, the structural and functional relationships between L12-CTD and L11-NTD remain unclear. Here, we performed mutagenesis, biochemical and structural studies to identify the interactions between L11-NTD and L12-CTD. Mutagenesis of conserved residues in the interaction site revealed their role in the docking of trGTPases. During docking, loop62 of L11-NTD protrudes into a cleft in L12-CTD, leading to an open conformation of this domain and exposure of hydrophobic core. This unfavorable situation for L12-CTD stability is resolved by a chaperone-like activity of the contacting G-domain. Our results suggest that all trGTPases—regardless of their different specific functions—use a common mechanism for stabilizing the L11-NTD.L12-CTD interactions.
