이번 포스트에서는 30S initiation complex가 형성된 이후에 일어나는 일들에 대해 알아보도록 하자.
formation of the 70S initiation complex
30S initiation complex가 형성된 이후에는 아래와 같은 일련의 과정을 거쳐서 70S initiation complex가 형성됨.
보면 30S initiation complex에서 IF1, 3이 다시금 떨어져 나가면서 드디어 50S subunit이 다시 30S subunit과 결합하게 되고, 뒤이어 IF2에 있는 GTP가 GDP로 가수분해되면서 IF2도 떨어져 나가게 됨. 이렇게 해서 생성되는 것이 70S initiation complex이며, 이 complex는 active해서 바로 translation을 시작할 수 있음.
이 때 매우 중요한 것은 IF2가 complex로부터 release될 때 GTP hydrolysis가 수반된다는 것임. 이와 관련된 실험 결과가 아래에 나타나 있음.
이 경우 이전 포스트에서 등장한 실험과 마찬가지로 GDPCP를 사용함.
보면 GDPCP를 사용했을 때는 IF2(파란색)의 peak이 70S에 나타나 있었던 반면 GTP를 사용했을 때는 peak이 70S 근방에 나타나지 않음. 이를 통해 GTP의 hydrolysis가 가능한 조건이 되면 비로소 IF2가 70S initiation complex로부터 release된다는 것을 알 수 있음.
한편 GDPCP를 사용했을 때 70S에 나타나는 fMet-tRNA peak에 비해 GTP를 사용했을 때 70S에 나타나는 fMet-tRNA peak이 훨씬 더 높음. (거의 두 배) 이는 아마도 GTP hydrolysis에 의해 70S initiation complex로부터 release된 IF2가 또 다른 30S subunit과 붙고, 그곳에서 다시금 fMet-tRNA의 recruit을 도와서 생겨난 결과일 것으로 예상됨. (즉, release된 IF2가 또 다른 initiation complex cycle에 reuse된 것임)
지금까지 bacterial translation initiation과 관련해 배운 내용들이 위 그림에 요약되어 있으므로 참고할 것.
한편 위 그림을 보면 IF2에 붙은 GTP의 가수분해에 의해 IF2가 release되기 이전에 IF1, IF3가 먼저 release되는 것처럼 나타나 있음. 보면 IF2와 fMet이 충전된 tRNA는 ribosome의 P site에 있는 반면 IF1, IF3는 ribosome의 A site에 붙어 A site에 다른 tRNA가 들어오지 못하게 inhibition시켜주고 있음. 그런데 ribosome의 30S subunit에 mRNA, tRNA가 와서 붙게 되면 30S subunit 자체의 conformational change가 일어나서 IF1, IF3와의 binding affinity가 떨어지고 결과적으로 IF1, IF3가 release되게 됨.
참고로 지금까지 살펴본 많은 과정들은 위 그림에 나타나 있는 단분자 생물물리학적 분석을 통해서도 알아낼 수 있음. 보면 RNA에 biotin-neutravidin을 붙여서 RNA에 30S subunit이 recruit되게 한 상태에서 30S와 상호작용할 것으로 예상되는 분자와 30S 사이에서의 FRET 현상을 관찰해 각 subunit 혹은 element들이 결합할 때 얼마나 twist되는지, 변형되는지, 가까운지 등을 알 수 있음.
다음 포스트에서는 진핵세포에서 일어나는 translation initiation 과정에 대해 알아보자.