Роль фактора EF1 и гидролиза GTP. Чтобы аа-тРНК могла попасть в рибосомы, рибосома должна оказаться в
определенном Открытом структурном состоянии с расширенным каналом между субъединицами со стороны стебля L7/12 (см. рис. 8.9). Кроме того, такая открытая форма рибосомы не допускает очень прочной взаимодействия с аа-тРНК, т.е. способствует ее легкой диссоциации в случае несоответствия между кодоном и антикодоном.
Однако понятно, что открытая форма рибосомы с частично нарушенными контактами (энергетически выгодными взаимодействиями) между субъединицами должна характеризоваться повышенной свободной энергией, т.е. маловероятно. Другой важный аспект заключается в том, что на этапе первичного перебора аа-тРНК с разными антикодона необходимо полностью исключить для акцепторной части тРНК возможность случайно попасть в пептидилтрансферазного центра. Вообще, для такого большого лиганда, как тРНК, существует кинетический барьер ассоциации / диссоциации: большое количество контактов с лигандом требует создавать / разрушать их одновременно? промежуточные состояния с лимитированным набором контактов должны обеспечить ускорение обоих процессов.
Роль EF1 раз и заключается в решении указанных проблем:
• Взаимодействие EF1 с акцепторной частью аа-тРНК оставляет только антикодонову часть свободной для взаимодействий с рибосомой (и связанной с ней мРНК).
• При связывании тройного комплекса, EF1 (который при цьомузвьязаний с акцепторной частью аа-тРНК) взаимодействует с сайтом в основе стебля L7/12, что исключает контакт акцепторного стебля тРНК с пептидилтрансферазной центром.
• EF1 • GTP имеет повышенное сродство к открытой формы рибосомы, то подобно тому, как GTP переключает конформацию самого EF1, тройной комплекс EF1 • GTP? Аа-тРНК фиксирует открытую форму рибосомы, которая становится энергетически выгодной за счет энергии взаимодействий с EF1.
Итак, при условии присутствия EF1 • GTP осуществляется быстрая и не очень прочная взаимодействие аа-тРНК с рибосомой (главным образом за-благодарности взаимодействия EF1 с основанием стебля L7/12), которая также быстро меняется диссоциацией: испытание, в ходе которых антикодоном часть тРНК пытается узнать кодон. Если такое опознание происходит (см. ниже), срабатывает GTPазна активность EF1? после гидролиза GTP фактор распадается, что позволяет акцепторной части аа-тРНК окончательно разместиться в А-сайте.
Связывание аа-тРНК является внутренним свойством рибосомы: in vitro связывание может происходить без участия каких-либо факторов, поскольку сопровождается снижением свободной энергии. Однако позафакторне связывания достаточно медленным из-за наличия на его пути энергетического барьера? высокоэнергетического открытого состояния рибосомы (рис. 8.18). Таким образом, EF1 не вызывает связывание аа-тРНК, а только существенно ускоряет этот процесс. Можно сказать, что EF1 осуществляет катализ конформационных превращений рибосомы за счет сродства к промежуточному интермедиатного состояния.
Относительно гидролиза GTP, то он нужен только для замены лиганда с целью избавиться этого родства и обеспечить диссоциацию EF1 и возвращение рибосомы до закрытого состояния, необходимого для следующей стадии елонгацийного цикла. Но это должно произойти только при условии опознания кодона антикодоном аа-тРНК.
Опознание кодона. Когда во время первичного связывания после нескольких испытаний в рамках А-сайта на маленькой субъединицы оказывается наконец комплементарный антикодон, между ним и кодоном должно образоваться краткая двойная спираль. Поскольку она короткая (три пары оснований), то достаточно нестабильна: кодон-антикодонова взаимодействие за пределами рибосомы неэффективна. При этом рибосома (прежде маленькая субъединица) не только создает особую среду, которое стабилизирует кодон-антикодонову спираль, но и способствует повышению специфичности? эффективно дискриминирует родственные и неродственные к данному кодону антикодон.