DEMO, Gabriel, Howard GAMPER, Anna LOVELAND, Isao MASUDA, Christine CARBONE, Egor SVIDRITSKYI, Ya MIng HOU and Andrei KOROSTELEV. CryoEM ensemble reveals the mechanism of 1 ribosomal frame shifting. In XVIII Discussions in Structural Molecular Biology. 2022.
Other formats:   BibTeX LaTeX RIS
Basic information
Original name CryoEM ensemble reveals the mechanism of 1 ribosomal frame shifting
Name in Czech Soubor kryoEM struktur odhaluje mechanismus posunu 1 ribozomálního cteciho rámce
Authors DEMO, Gabriel (703 Slovakia, guarantor, belonging to the institution), Howard GAMPER (840 United States of America), Anna LOVELAND (840 United States of America), Isao MASUDA (840 United States of America), Christine CARBONE (840 United States of America), Egor SVIDRITSKYI (840 United States of America), Ya MIng HOU (840 United States of America) and Andrei KOROSTELEV (840 United States of America).
Edition XVIII Discussions in Structural Molecular Biology, 2022.
Other information
Original language English
Type of outcome Conference abstract
Field of Study 10608 Biochemistry and molecular biology
Country of publisher Czech Republic
Confidentiality degree is not subject to a state or trade secret
WWW URL
RIV identification code RIV/00216224:14740/22:00129250
Organization unit Central European Institute of Technology
Keywords (in Czech) ribozom - kryoEM - struktura - cteci ramec
Keywords in English ribosome - cryoEM - structure - frame shift
Tags rivok
Changed by Changed by: Mgr. Gabriel Demo, Ph.D., učo 150765. Changed: 14/12/2022 14:14.
Abstract
To accurately synthesize a protein, the ribosome maintains the mRNA reading frame by decoding and translocating one codon at a time. Change of the reading frame of mRNA during translation, termed frame shifting, provides a strategy to expand the coding repertoire of cells and viruses. The translating ribosome switches to an alternative reading frame, either in the forward or reverse direction, i.e., skipping or rereading one or more mRNA nucleotides, respectively. For example, 1 frame shifting (1FS) controls the expression of the essential release factor 2 in bacteria and leads to pathological expression of huntingtin in eukaryotes. How and where in the elongation cycle 1FS occurs remains poorly understood. Here we address this challenge by using cryoEM to visualize 1FS on 1FS prone mRNA sequences. We present cryoEM structures of 70S complexes, allowing visualization of elongation and translocation by the GTPase elongation factor G (EFG). Four structures with a 1FS prone mRNA reveal that frame shifting takes place during translocation of tRNA and mRNA. The 1FS prone pretranslocation complex maintains the 0 frame anticodon codon pairing resembling that in canonical elongation complexes. In the midtranslocation complex with EFG, the tRNA shifts to the 1 frame near the P site, with bulged nucleotide between the E and P site codons stabilized by G926 on the 16S rRNA. The ribosome remains frame shifted in the nearly posttranslocation state. Our findings reveal that the ribosome is predisposed for 1FS before translocation, and that frame shifting is accomplished at an intermediate stage of EFG catalysed translocation.
Abstract (in Czech)
Aby ribozom přesně syntetizoval protein, udržuje čtecí rámec mRNA dekódováním a translokací jednoho kodonu po druhém. Změna čtecího rámce mRNA během translace, nazývaná posun rámce, poskytuje strategii pro rozšíření kódovacího repertoáru buněk a virů. Translační ribozom se přepne do alternativního čtecího rámce, buď v předném nebo reverzním směru, tj. přeskočení nebo opětovné načtení jednoho nebo více nukleotidů mRNA, v daném pořadí. Například posun 1 rámce (1FS) řídí expresi esenciálního faktoru uvolňování 2 v bakteriích a vede k patologické expresi huntingtov choroby u eukaryot. Jak a kde v elongačním cyklu nastává 1FS, zůstává špatně pochopeno. Zde řešíme tuto výzvu pomocí cryoEM k vizualizaci 1FS na 1FS náchylných mRNA sekvencích. Prezentujeme kryoEM struktury komplexů 70S, umožňující vizualizaci elongace a translokace pomocí GTPázového elongačního faktoru G (EFG). Čtyři struktury s 1FS mRNA ukazují, že k posunu rámce dochází během translokace tRNA a mRNA. Pretranslokační komplex náchylný k 1FS udržuje párování antikodon kodon s nulovým rámcem, které se podobá tomu v kanonických elongačních komplexech. Ve středním translokačním komplexu s EFG se tRNA posouvá do 1 rámce blízko místa P, s vybouleným nukleotidem mezi kodony E a P místa stabilizovanými G926 na 16S rRNA. Ribozom zůstává ve stavu po translokaci posunutý. Naše zjištění odhalují, že ribozom je před translokací předurčen pro 1 FS a že posun rámce je proveden v mezistupni translokace katalyzované EFG.
Links
GJ20-16013Y, research and development projectName: Simultánní transkripce a translace genu
Investor: Czech Science Foundation
PrintDisplayed: 31/7/2024 02:27