Role of aIF5B in archaeal translation initiation
Le rôle d'aIF5B dans le démarrage de la traduction archée
Résumé
Translation initiation universally occurs with accurate selection of the start codon that defines the reading frame on the mRNA. The mechanism involves a macromolecular complex composed of the small ribosomal subunit, the mRNA, a specialized methionylated initiator tRNA and initiation factors (IFs). Once the start codon is selected at the P site on the small ribosomal subunit and the large subunit is associated, the IFs are released and an elongation competent ribosome is formed. Although the general principles are the same in the three domains of life, the molecular mechanisms are different in bacteria, eukaryotes and archaea as illustrated by the different number and types of the initiation factors.In eukaryotes and in archaea, late steps of translation initiation involve the two initiation factors a/eIF1A and a/eIF5B. Importantly, a/eIF5B and a/eIF1A are orthologues of the bacterial proteins IF1 and IF2 respectively. Therefore, late steps of translation initiation have a universal character.We determined the cryo-EM structure of an archaeal translation initiation complex containing the small ribosomal subunit, a model mRNA, the methionylated initiator tRNA and the two initiation factors aIF5B and aIF1A. The two initiation factors are very well defined in the cryo-EM map. aIF5B is bound to the methionine group of the initiator tRNA by its domain IV while domains I, II, and III contacts the body part of the small ribosomal subunit in the uS12, h5 region. For the first time, interaction between archaeal aIF1A and aIF5B is observed. The structure allows us to model the late steps of translation initiation and to understand how aIF5B facilitates the joining of the large ribosomal subunit. Our results are compared to the eukaryotic and bacterial cases.
Dans les trois domaines du vivant, le démarrage de la traduction permet la sélection précise du codon de démarrage sur un ARN messager, spécifiant ainsi la phase de lecture pour la synthèse protéique. Cette étape essentielle implique un complexe de démarrage macromoléculaire (IC, environ 1 million de Daltons) comprenant la petite sous-unité du ribosome, l’ARNm, l’ARNt initiateur méthionylé spécifique et des facteurs de démarrage (IFs). Une fois le codon de démarrage sélectionné au site P du ribosome et la grande sous-unité ribosomale associée, les facteurs de démarrage sont relâchés. Le ribosome est alors prêt pour l'étape d'allongement. Chez les archées et les eucaryotes, malgré des étapes initiales très différentes pour la liaison de l'ARNm à la petite sous-unité du ribosome, les mécanismes d'identification des codons de démarrage présentes d’importantes similitudes.Après la sélection du bon codon, les étapes tardives du démarrage eucaryotes et archées mettent en œuvre deux facteurs, a/eIF1A et a/eIF5B. Ces deux facteurs sont aussi des orthologues des protéines IF1 et IF2. Ainsi les étapes tardives du démarrage ont un caractère universel.Nous avons déterminé la structure par cryo-microscopie électronique d'un complexe de démarrage de la traduction archée contenant une petite sous-unité ribosomale, un ARNm modèle, un ARNt initiateur méthionylé et les deux facteurs de démarrage aIF5B et aIF1A. Les deux facteurs sont très bien définis dans la densité électronique. Le facteur aIF5B est lié à la méthionine de l'ARNt initiateur par son domaine IV et il est en contact avec le corps de la petite sous-unité ribosomal près de la région uS12-h5 par ses domaines I, II et III. De plus, et pour la première fois, une interaction entre aIF5B et aIF1A est observée. Cette structure nous permet de modéliser les étapes tardives du démarrage et de comprendre comment aIF5B facilite l'association de la grande sous-unité ribosomale. Nos résultats sont comparés aux mécanismes eucaryotes et bactériens.
Origine : Version validée par le jury (STAR)