Kirjahylly

Proteiinisynteesin perussuunnitelma eukaryooteissa ja arkeoissa on samanlainen kuin bakteereissa. Tärkeimmät rakenteelliset ja mekanistiset teemat toistuvat kaikilla elämänalueilla. Eukaryoottiseen proteiinisynteesiin liittyy kuitenkin enemmän proteiinikomponentteja kuin prokaryoottiseen proteiinisynteesiin, ja jotkin vaiheet ovat monimutkaisempia. Joitakin huomionarvoisia yhtäläisyyksiä ja eroja ovat seuraavat:

Ribosomit. Eukaryoottiset ribosomit ovat suurempia. Ne koostuvat 60S:n suuresta alayksiköstä ja 40S:n pienestä alayksiköstä, jotka yhdessä muodostavat 80S-hiukkasen, jonka massa on 4200 kd, kun prokaryoottisen 70S-ribosomin massa on 2700 kd. 40S-alayksikkö sisältää 18S RNA:ta, joka on homologinen prokaryoottisen 16S RNA:n kanssa. 60S-alayksikkö sisältää kolme RNA:ta: 5S- ja 28S-RNA:t ovat prokaryoottien 5S- ja 23S-molekyylien vastineita; sen 5,8S-RNA on ainutlaatuinen eukaryooteille.

Initiaattori-tRNA. Eukaryooteissa aloittava aminohappo on metioniini eikä N-formyylimetioniini. Kuten prokaryooteissa, initiaatioon osallistuu kuitenkin erityinen tRNA. Tätä aminoasyyli-tRNA:ta kutsutaan Met-tRNAi:ksi tai Met-tRNAf:ksi (alaviite ”i” tarkoittaa initiaatiota, ja ”f” osoittaa, että se voidaan formyloida in vitro).

Initiaatio. Aloituskodoni eukaryooteissa on aina AUG. Eukaryootit, toisin kuin prokaryootit, eivät käytä erityistä puriinirikasta sekvenssiä 5′-puolella erottaakseen initiaattorin AUG:n sisäisistä. Sen sijaan mRNA:n 5′-päätä lähinnä oleva AUG valitaan yleensä aloituskohdaksi. 40S-ribosomi kiinnittyy eukaryoottisen mRNA:n 5′-päässä olevaan korkkiin (luku 28.3.1) ja etsii AUG-kodonia liikkumalla askel askeleelta 3′-suuntaan (kuva 29.33). Tätä eukaryoottisen proteiinisynteesin skannausprosessia pyörittävät ATP:tä hydrolysoivat helikaasit. Met-tRNAi:n antikodonin parittuminen mRNA:n AUG-kodonin kanssa merkitsee, että kohde on löydetty. Lähes kaikissa tapauksissa eukaryoottisella mRNA:lla on vain yksi aloituskohta, joten se on yhden proteiinin malli. Sitä vastoin prokaryoottisella mRNA:lla voi olla useita Shine-Dalgarno-sekvenssejä ja siten aloituskohtia, ja se voi toimia mallina useiden proteiinien synteesille. Eukaryootit käyttävät paljon enemmän aloitustekijöitä kuin prokaryootit, ja niiden vuorovaikutus on paljon monimutkaisempaa. Etuliite eIF tarkoittaa eukaryoottista initiaatiotekijää. Esimerkiksi eIF-4E on proteiini, joka sitoutuu suoraan 7-metyyliguanosiinikorkkiin (kohta 28.3.1), kun taas eIF-4A on helikaasi. Prokaryoottien ja eukaryoottien välinen ero initiaatiomekanismissa on osittain seurausta erosta RNA:n prosessoinnissa. Prokaryooteissa mRNA:n 5′-pää on helposti ribosomien käytettävissä heti transkription jälkeen. Sitä vastoin eukaryooteissa pre-mRNA on prosessoitava ja kuljetettava sytoplasmaan ennen translaation käynnistymistä. Näin ollen on runsaasti mahdollisuuksia monimutkaisten sekundaarirakenteiden muodostumiseen, jotka on poistettava, jotta kypsän mRNA:n signaalit tulevat näkyviin. 5′-korkki tarjoaa helposti tunnistettavan lähtökohdan. Lisäksi eukaryoottisen translaation käynnistymisen monimutkaisuus tarjoaa toisen mekanismin geeniekspressiolle, jota tarkastelemme tarkemmin luvussa 31.

Pidennys ja lopetus. Eukaryoottiset pidennystekijät EF1α ja EF1βγ ovat prokaryoottisten EF-Tu:n ja EF-Ts:n vastineet. EF1α:n GTP-muoto toimittaa aminoasyyli-tRNA:ta ribosomin A-kohtaan, ja EF1βγ katalysoi GTP:n vaihtamista sitoutuneeseen GDP:hen. Eukaryoottinen EF2 välittää GTP-ohjattua translokaatiota pitkälti samalla tavalla kuin prokaryoottinen EF-G. Eukaryoottien terminaatiosta huolehtii yksi vapautumistekijä, eRF1, kun prokaryooteissa niitä on kaksi. Lopuksi eIF3 estää prokaryoottisen vastineensa IF3:n tavoin ribosomaalisten alayksiköiden uudelleenassosioitumisen initiaatiokompleksin puuttuessa.