SRP (Signal-Recognition Particle)
ER signal sequence를 인식하고 결합하여 ribosome을 Endoplasmic Reticulum membrane의 특정 receptor로 안내하는 복합체.
구조
포유류 SRP
- 6개의 서로 다른 polypeptide chain
- 단일 RNA 분자에 결합
- Rod 모양의 ribonucleoprotein complex
Figure 12-19A: 포유류 SRP의 구조. Rod 모양의 ribonucleoprotein complex로 6개의 단백질 subunit(갈색)과 1개의 RNA 분자(파란색)를 포함한다. SRP RNA는 signal sequence 결합 pocket을 포함하는 단백질 domain을 translation을 늦추는 역할을 하는 domain에 연결하는 backbone을 형성한다. SRP RNA는 signal sequence 결합 pocket을 포함하는 단백질 domain과 translation을 늦추는 역할을 담당하는 domain을 연결하는 backbone을 형성한다.
Signal sequence 인식
결합 특이성
Figure 12-19B: SRP의 signal sequence 결합 domain 구조. Hydrophobic region의 signal sequence(빨간 실린더)에 결합한 모습. SRP의 hydrophobic 표면이 노란색으로 표시되어 있다.
ER signal sequence는 아미노산 서열이 크게 다르지만, 각각 중심부에 8개 이상의 비극성 아미노산을 가지고 있다. SRP 단백질 중 하나의 구조는 signal sequence 결합 부위가 많은 methionine으로 풍부한 큰 hydrophobic pocket임을 보여준다. Methionine은 가지가 없고 유연한 side chain을 가지고 있어, pocket이 다양한 크기와 모양의 서로 다른 hydrophobic signal sequence를 수용할 수 있을 만큼 충분히 plastic하다.
Ribosome과의 상호작용
SRP의 위치
Figure 12-19C: Ribosome에 결합한 SRP의 3차원 윤곽. Cryo-electron microscopy로 결정되었다. SRP는 large ribosomal subunit에 결합하여 signal sequence 결합 pocket이 성장하는 polypeptide chain 출구 부위 근처에 위치하도록 한다. Translational pause domain은 ribosomal subunit 사이의 interface에 위치하여 elongation factor 결합을 방해한다. Eukaryotic cell에서 SRP는 large ribosomal subunit을 따라 감을 수 있는 경첩이 있는 rod 모양 구조이다. Signal sequence 결합 pocket을 포함하는 SRP의 끝은 새로 만들어진 polypeptide가 나오는 ribosomal tunnel 근처에 위치한다. 이를 통해 SRP는 ribosome에서 나오는 signal sequence를 engage할 수 있다.
Figure 12-19D: Signal sequence가 ribosome에서 나타나 SRP에 결합하면, SRP의 conformational change가 SRP receptor에 대한 결합 부위를 노출시킨다.
Translation 속도 조절
Signal sequence가 결합하면, SRP의 다른 끝이 large와 small ribosomal subunit 사이의 interface에 결합할 수 있다. 이것은 translation elongation factor가 결합하는 동일한 부위이므로, SRP에 engaged된 ribosome은 정상보다 느리게 단백질을 번역한다. 느린 번역은 presumably ribosome이 polypeptide chain 완성 전에 ER membrane에 결합할 충분한 시간을 제공하여 단백질이 cytosol로 방출되지 않도록 한다.
GTP binding site
SRP의 GTP binding site에 GTP가 결합하면
- signal sequence와의 친화력이 올라감.
- signal sequence와의 결합으로 SRP receptor와의 결합부위가 노출됨
- SRP receptor와의 결합 부위 자체의 활성도도 올라감 이는 SRP receptor도 가지고 있음. SRP receptor에도 GTP가 결합해야 SRP와 receptor의 결합이 가능해짐.
SRP receptor와의 상호작용
Signal sequence가 결합하면 SRP는 SRP receptor에 대한 결합 부위를 노출시킨다. SRP receptor는 rough Endoplasmic Reticulum membrane의 transmembrane protein complex이다. SRP와 그 receptor의 결합은 SRP-ribosome complex를 Endoplasmic Reticulum membrane의 비어있는 protein translocator로 가져온다.