分享一篇研究人员发表在 Nature Communications的文章，题目为“The eRF1 degrader SRI-41315 acts as a molecular glue at the ribosomal decoding center” 。文章中，课题组报道一种新的分子粘合剂，名为SRI-41315，它在核糖体解码中心起到了作用。研究发现，SRI-41315能够与核糖体解码中心的eRF1结合，促使eRF1被降解。
首先，研究人员使用SRI-41315在无细胞哺乳动物翻译系统中观察了其对蛋白质合成的影响。结果显示，SRI-41315以剂量依赖的方式抑制了放射性标记蛋白质的合成，并产生了比完整蛋白质更小的放射性标记产物。这些更小的产物经过免疫沉淀后，发现它们是模型蛋白质的C-末端截断形式。在存在SRI-41315的情况下合成的新生蛋白质不再与tRNA结合，而是从核糖体上释放出来。与之相反，使用过量的eRF1(AAQ)或非终止密码子mRNA产生的停滞翻译中间体显示与核糖体结合的肽基-tRNA加合物。这些发现表明，SRI-41315抑制了翻译过程，但不影响翻译终止的肽水解步骤。后续重点关注eRF1的泛素化和与核糖体的结合，在反应中添加了重组RNF14，体外翻译反应发现，SRI-41315特异性地诱导了eRF1的泛素化，这种泛素化呈剂量依赖性，并且通过添加野生型RNF14而不是包含一个破坏泛素连接酶活性的RNF14变体来增强。研究还发现SRI-41315可以稳定eRF1在核糖体上，而不影响eRF1在PCT（peptidyl transferase center）的结合和新生蛋白质的释放。在SRI-41315的存在下，未修饰和泛素化的eRF1都更倾向于留在核糖体上。总的来说，SRI-41315通过产生停滞的终止复合物来稳定eRF1，从而导致RNF14介导的泛素化和降解被困eRF1。
后续研究人员试图使用SRI-41315分子粘合剂来稳定eRF1在终止核糖体上的位置。通过冷冻电镜成像和处理，他们成功地获得了80S兔子核糖体与eRF1(AAQ)结合的结构图像。在这个结构中，SRI-41315与eRF1的N结构域相邻，位于两个核糖体亚基的接口处。SRI-41315与eRF1、18S核糖体RNA的U1827和C1828、以及28S核糖体RNA的A3759和A2M-3760等结构元素形成多重相互作用，从而稳定了SRI-41315在这个位置上。这个研究结果揭示了SRI-41315在核糖体解码中心附近的结构和作用机制。
具体来说，SRI-41315通过多种相互作用稳定在这个位置上。首先，一个镁离子紧密地配位于SRI-41315的酮基团、A2M-3760和A3759的非桥氧原子以及一个可见的水分子之间。其次，SRI-41315夹在eRF1的α2的Met51和28S核糖体RNA的A2M-3760之间。第三，SRI-41315的环丁基与eRF1的β4的Tyr125形成堆叠。因此，SRI-41315创建了一个金属依赖的相互作用网络，将eRF1的N结构域锚定在核糖体亚基界面上。与未结合SRI-41315的兔子核糖体上的eRF1(AAQ)的结构相比，与SRI-41315结合的eRF1(AAQ)的构象相似。最显著的变化是eRF1的Met51的位置，它通常会与SRI-41315的环丁基发生冲突，必须向外摆动约4.5 Å以适应SRI-41315的结合。其他已知对于终止密码子识别重要的eRF1残基的位置，如YxCxxxF基序的Tyr125和Glu55，基本上没有改变。
最后研究发现，SRI-41315会导致蛋白质在隐藏的终止密码子处终止合成，这是一种之前未被注意到的结果。SRI-41315通过两种机制增强了终止密码子的识别。首先，SRI-41315增加了eRF1 N区域与核糖体解码中心之间的亲和力，这增加了eRF1与核糖体结合并足够长时间地停留在核糖体上，以便进入催化中心并催化新生蛋白的释放。其次，SRI-41315可能增强了eRF1、核糖体和mRNA之间的相互作用，使解码中心形成适合终止密码子识别的构象。在SRI-41315结合时，介导终止密码子识别的eRF1残基（如Glu55和Tyr125）几乎不发生移动。相反，SRI-41315可能限制它们的构象灵活性，以维持mRNA在解码中心中形成紧凑的终止密码子构象的最佳环境。这样一来，终止密码子的识别严格性降低，导致产生过早截断的蛋白质。
本文作者：ZYY
责任编辑：F C
DOI：10.1038/s41589-023-01522-z
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41589-023-01522-z
