P -сайт (для пептидила) является вторым сайтом связывания для тРНК в рибосоме . Другие два сайта - это A-сайт (аминоацил), который является первым сайтом связывания в рибосоме, и E-сайт (выход), третий. Во время трансляции белка P-сайт удерживает тРНК, которая связана с растущей полипептидной цепью. Когда достигается стоп-кодон , связь пептидил-тРНК тРНК, расположенная в P-сайте, расщепляется, высвобождая вновь синтезированный белок. [1] Во время этапа транслокации фазы элонгации мРНК продвигается вперед на один кодон, сопряженный с перемещением тРНК из рибосомальных сайтов A в P и P в E, катализируемым фактором элонгации EF-G. [2]
Рибосомный P-сайт играет жизненно важную роль во всех фазах трансляции. Инициация включает распознавание стартового кодона (AUG) инициирующей тРНК в P-сайте, удлинение включает прохождение многих элонгаторных тРНК через P-сайт, терминация включает гидролиз зрелого полипептида из тРНК, связанной с P-сайтом, а рециркуляция рибосомы включает в себя высвобождение деацилированной тРНК. Связывание тРНК с P-сайтом в присутствии мРНК устанавливает взаимодействие кодон-антикодон, и это взаимодействие важно для контактов малой субъединицы рибосомы (30S) с тРНК. [3]
Классическая модель двух состояний [4] предполагает, что рибосома содержит два сайта связывания для тРНК, P-сайт и A-сайт . A-сайт связывается с входящей аминоацил-тРНК , которая имеет антикодон для соответствующего кодона в мРНК, представленной в A-сайте. После образования пептида между C-концевой карбонильной группой растущей полипептидной цепи (прикрепленной к связанной с P-сайтом тРНК) и аминогруппой аминоацил-тРНК (связанной с A-сайтом), полипептидная цепь затем присоединяется к тРНК в A-сайте. Деацилированная тРНК остается в P-сайте и высвобождается, как только пептидил-тРНК переносится в P-сайт. Как достигается транслокация пептидил-тРНК из A-сайта в P-сайт для завершения цикла? Было высказано предположение, что это происходит в два этапа путем перемещения двух рибосомных субъединиц относительно друг друга с образованием промежуточной гибридной структуры: А-участка одной субъединицы с Р-участком другой субъединицы. [5] Это аналогично перемещению большого объекта: сначала перемещается один конец, затем другой.
Эксперименты по химической модификации предоставили доказательства этой гибридной модели, в которой тРНК могут отбирать гибридное состояние связывания во время фазы удлинения (шаг предтранслокации). В этих гибридных состояниях связывания акцепторные и антикодоновые концы тРНК находятся в разных сайтах (A, P и E). С помощью методов химического зондирования был исследован набор филогенетически консервативных оснований в рибосомальной РНК, где связывается тРНК, и предполагается, что они напрямую участвуют в связывании тРНК с прокариотической рибосомой. [6] Корреляция таких сайт-специфических защищенных оснований в рРНК и занятость сайтов A, P и E позволила провести диагностические анализы этих оснований для изучения местоположения тРНК в любом заданном состоянии трансляционного цикла. Авторы предложили гибридную модель, в которой более высокое сродство дезактивированной тРНК и пептидной тРНК к сайтам E и P субъединицы 50S термодинамически благоприятствует переходам P/P в P/E и A/A в A/P, что было дополнительно продемонстрировано с помощью экспериментов с крио-ЭМ . [7] Кроме того, исследования FRET отдельных молекул выявили колебания в положениях тРНК, [8] что привело к выводу, что классические (A/AP/P) и гибридные состояния (A/PP/E) тРНК, безусловно, находятся в динамическом равновесии.
До образования пептидной связи аминоацил-тРНК связывается в А-сайте, пептидил-тРНК связывается в Р-сайте, а деацилированная тРНК (готовая к выходу из рибосомы) связывается с Е-сайтом. Трансляция перемещает тРНК из А-сайта через Р- и Е-сайты, за исключением инициирующей тРНК, которая связывается непосредственно с Р-сайтом. [9] Недавние эксперименты показали, что трансляция белка также может инициироваться с А-сайта. С помощью анализа тоупринтинга было показано, что синтез белка инициируется с А-сайта рибосомы (эукариотической) в вирусе паралича сверчков (CrPV). IGR-IRES (внутригенные регионы — внутренние сайты входа рибосомы) может собирать 80S рибосомы из 40S и 60S рибосомных субъединиц в отсутствие eIF2, Met-tRNAi или гидролиза GTP и без кодирующего триплета в рибосомном P-сайте. Авторы также показали, что IGR-IRES может направлять трансляцию белка, N-концевой остаток которого не является метионином. [10]
Полная трехмерная структура рибосомы T. thermophilus 70S была определена с помощью рентгеновской кристаллографии , содержащей мРНК и тРНК, связанные с сайтами P и E с разрешением 5,5 Å и с сайтом A с разрешением 7 Å. Авторы обнаружили, что все три сайта связывания тРНК (A, P и E) рибосомы контактируют со всеми тремя соответствующими тРНК в универсально консервативных частях их структур. Это позволяет рибосоме связывать различные виды тРНК точно таким же образом. Транслокационный этап синтеза белка требует перемещений тРНК на 20 Å или более, поскольку они перемещаются от сайтов A к сайтам P и E [11]
Оксазолидины (например, линезолид) предотвращают связывание инициаторной тРНК в P-сайте. [12] Было показано, что оксазолидины плейотропно влияют на связывание инициаторной тРНК, EF-P (фактор удлинения P)-стимулированный синтез пептидных связей и EF-G-опосредованную транслокацию инициаторной тРНК в P-сайт. [13]
Антибиотики классов макролидов , линкозамидов и стрептограминов предотвращают образование пептидных связей и/или транслокацию тРНК из А-сайта в Р-сайт на рибосоме [14] [15] , что в конечном итоге приводит к нарушению стадии удлинения и, следовательно, к ингибированию трансляции белка.