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構造生物学:時間分解低温電子顕微鏡法で示されたリボソームの動態とtRNAの動き

Nature 466, 7304 doi: 10.1038/nature09206

タンパク質合成の転座過程は、リボソーム・転移RNA(tRNA)複合体の大規模な再配置を伴う。我々は、時間分解単粒子低温電子顕微鏡法(cryo-EM)により、転座反応中のリボソームを介したtRNAの動きを追跡した。cryo-EM像のコンピューターによるバイアスのない選別により、50の異なる三次元再構成像が得られ、古典的状態、混成状態およびいくつかの新規中間状態にあるtRNAが明らかになり、リボソーム中のtRNAの動きの軌跡と運動情報が得られた。これらの構造は、tRNAの動きを、リボソームの全体的および局所的な動き、特にリボソーム小サブユニット頭部と主要部分のコンホメーション変化と連動させている仕組みを明らかにしており、tRNAとリボソームの残基の間の動的相互作用がリボソーム中のtRNAの軌道を制限していることが示された。リボソーム動態の温度依存性から、生理的温度でのコンホメーション変動のエネルギー地形が、意外なくらい起伏に欠けることが明らかになった。リボソームは、ブラウン運動する機械として機能しており、熱エネルギーで駆動される自発的なコンホメーション変化を方向性をもった動きへとつないでいる。

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