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1.
Nucleic Acids Res ; 48(14): 7924-7943, 2020 08 20.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-32652011

RESUMO

Biogenesis of mammalian mitochondrial ribosomes (mitoribosomes) involves several conserved small GTPases. Here, we report that the Obg family protein GTPBP5 or MTG2 is a mitochondrial protein whose absence in a TALEN-induced HEK293T knockout (KO) cell line leads to severely decreased levels of the 55S monosome and attenuated mitochondrial protein synthesis. We show that a fraction of GTPBP5 co-sediments with the large mitoribosome subunit (mtLSU), and crosslinks specifically with the 16S rRNA, and several mtLSU proteins and assembly factors. Notably, the latter group includes MTERF4, involved in monosome assembly, and MRM2, the methyltransferase that catalyzes the modification of the 16S mt-rRNA A-loop U1369 residue. The GTPBP5 interaction with MRM2 was also detected using the proximity-dependent biotinylation (BioID) assay. In GTPBP5-KO mitochondria, the mtLSU lacks bL36m, accumulates an excess of the assembly factors MTG1, GTPBP10, MALSU1 and MTERF4, and contains hypomethylated 16S rRNA. We propose that GTPBP5 primarily fuels proper mtLSU maturation by securing efficient methylation of two 16S rRNA residues, and ultimately serves to coordinate subunit joining through the release of late-stage mtLSU assembly factors. In this way, GTPBP5 provides an ultimate quality control checkpoint function during mtLSU assembly that minimizes premature subunit joining to ensure the assembly of the mature 55S monosome.


Assuntos
Proteínas Mitocondriais/metabolismo , Ribossomos Mitocondriais/enzimologia , Proteínas Monoméricas de Ligação ao GTP/metabolismo , RNA Ribossômico 16S/metabolismo , Subunidades Ribossômicas Maiores de Eucariotos/enzimologia , Linhagem Celular , GTP Fosfo-Hidrolases/metabolismo , Células HEK293 , Humanos , Metilação , Metiltransferases/metabolismo , Mitocôndrias/genética , Mitocôndrias/metabolismo , Proteínas Mitocondriais/fisiologia , Ribossomos Mitocondriais/metabolismo , Proteínas Monoméricas de Ligação ao GTP/fisiologia , Fosforilação Oxidativa , Biossíntese de Proteínas , RNA Ribossômico 16S/química , Subunidades Ribossômicas Maiores de Eucariotos/química , Subunidades Ribossômicas Maiores de Eucariotos/metabolismo , Fatores de Transcrição/metabolismo
2.
Biochim Biophys Acta Proteins Proteom ; 1869(1): 140538, 2021 01.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-32916301

RESUMO

Ribosome biogenesis in eukaryotes requires the participation of several transactivation factors that are involved in the modification, assembly, transport and quality control of the ribosomal subunits. One of these factors is the Large subunit GTPase 1 (Lsg1), a protein that acts as the release factor for the export adaptor named Nonsense-mediated mRNA decay 3 protein (Nmd3) and facilitates the incorporation of the last structural protein uL16 into the 60S subunit. Here, we characterised the recombinant yeast Lsg1 and studied its catalysis and binding properties for guanine nucleotides. We described the interaction of Lsg1 with guanine nucleotides alone and in the presence of the complex Nmd3•60S using fluorescence spectroscopy. Lsg1 has a greater affinity for GTP than for GDP suggesting that in the cell cytoplasm it exists mainly bound to the former. In the presence of 60S subunits loaded with Nmd3, the affinity of Lsg1 for both nucleotides increases but to a larger extent towards GTP. From this observation together with the excess of GTP present in the cytoplasm of exponentially growing cells over that of GDP, we can infer that the pre-ribosomal particle composed by Nmd3•60S acts as a GTP Stabilising Factor for Lsg1. Additionally, Lsg1 undergoes different conformational changes depending on its binding partner or the guanine nucleotides it interacts with. Steady-state kinetic analysis of free Lsg1 indicated slow GTP hydrolysis with values of kcat 1 min-1 and Km of 34 µM.


Assuntos
Proteínas de Ligação ao GTP/metabolismo , Guanosina Difosfato/metabolismo , Guanosina Trifosfato/metabolismo , Proteínas de Ligação a RNA/metabolismo , Proteínas Ribossômicas/metabolismo , Proteínas de Saccharomyces cerevisiae/metabolismo , Saccharomyces cerevisiae/enzimologia , Sítios de Ligação , Clonagem Molecular , Escherichia coli/genética , Escherichia coli/metabolismo , Proteínas de Ligação ao GTP/química , Proteínas de Ligação ao GTP/genética , Expressão Gênica , Vetores Genéticos/química , Vetores Genéticos/metabolismo , Guanosina Difosfato/química , Guanosina Trifosfato/química , Cinética , Proteínas Ligantes de Maltose/química , Proteínas Ligantes de Maltose/genética , Proteínas Ligantes de Maltose/metabolismo , Modelos Moleculares , Ligação Proteica , Conformação Proteica em alfa-Hélice , Conformação Proteica em Folha beta , Domínios e Motivos de Interação entre Proteínas , Estrutura Terciária de Proteína , Proteínas de Ligação a RNA/química , Proteínas de Ligação a RNA/genética , Proteínas Recombinantes de Fusão/química , Proteínas Recombinantes de Fusão/genética , Proteínas Recombinantes de Fusão/metabolismo , Proteínas Ribossômicas/química , Proteínas Ribossômicas/genética , Subunidades Ribossômicas Maiores de Eucariotos/enzimologia , Subunidades Ribossômicas Maiores de Eucariotos/genética , Saccharomyces cerevisiae/genética , Proteínas de Saccharomyces cerevisiae/química , Proteínas de Saccharomyces cerevisiae/genética , Especificidade por Substrato , Termodinâmica
3.
Elife ; 72018 11 26.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-30460895

RESUMO

The biogenesis of 60S ribosomal subunits is initiated in the nucleus where rRNAs and proteins form pre-60S particles. These pre-60S particles mature by transiently interacting with various assembly factors. The ~5000 amino-acid AAA+ ATPase Rea1 (or Midasin) generates force to mechanically remove assembly factors from pre-60S particles, which promotes their export to the cytosol. Here we present three Rea1 cryoEM structures. We visualise the Rea1 engine, a hexameric ring of AAA+ domains, and identify an α-helical bundle of AAA2 as a major ATPase activity regulator. The α-helical bundle interferes with nucleotide-induced conformational changes that create a docking site for the substrate binding MIDAS domain on the AAA +ring. Furthermore, we reveal the architecture of the Rea1 linker, which is involved in force generation and extends from the AAA+ ring. The data presented here provide insights into the mechanism of one of the most complex ribosome maturation factors.


Assuntos
ATPases Associadas a Diversas Atividades Celulares/química , Trifosfato de Adenosina/química , RNA Ribossômico/química , Proteínas Ribossômicas/química , Subunidades Ribossômicas Maiores de Eucariotos/genética , Proteínas de Saccharomyces cerevisiae/química , Saccharomyces cerevisiae/genética , ATPases Associadas a Diversas Atividades Celulares/genética , ATPases Associadas a Diversas Atividades Celulares/metabolismo , Difosfato de Adenosina/química , Difosfato de Adenosina/metabolismo , Trifosfato de Adenosina/metabolismo , Sítios de Ligação , Fenômenos Biomecânicos , Clonagem Molecular , Microscopia Crioeletrônica , Expressão Gênica , Vetores Genéticos/química , Vetores Genéticos/metabolismo , Cinética , Modelos Moleculares , Biogênese de Organelas , Ligação Proteica , Conformação Proteica em alfa-Hélice , Conformação Proteica em Folha beta , Domínios e Motivos de Interação entre Proteínas , RNA Fúngico/química , RNA Fúngico/metabolismo , RNA Ribossômico/metabolismo , Proteínas Recombinantes/química , Proteínas Recombinantes/genética , Proteínas Recombinantes/metabolismo , Proteínas Ribossômicas/genética , Proteínas Ribossômicas/metabolismo , Subunidades Ribossômicas Maiores de Eucariotos/enzimologia , Subunidades Ribossômicas Maiores de Eucariotos/ultraestrutura , Saccharomyces cerevisiae/enzimologia , Proteínas de Saccharomyces cerevisiae/genética , Proteínas de Saccharomyces cerevisiae/metabolismo , Especificidade por Substrato
4.
Science ; 354(6318): 1431-1433, 2016 12 16.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-27980209

RESUMO

Ski2-Ski3-Ski8 (Ski) is a helicase complex functioning with the RNA-degrading exosome to mediate the 3'-5' messenger RNA (mRNA) decay in turnover and quality-control pathways. We report that the Ski complex directly associates with 80S ribosomes presenting a short mRNA 3' overhang. We determined the structure of an endogenous ribosome-Ski complex using cryo-electron microscopy (EM) with a local resolution of the Ski complex ranging from 4 angstroms (Å) in the core to about 10 Å for intrinsically flexible regions. Ribosome binding displaces the autoinhibitory domain of the Ski2 helicase, positioning it in an open conformation near the ribosomal mRNA entry tunnel. We observe that the mRNA 3' overhang is threaded directly from the small ribosomal subunit to the helicase channel of Ski2, primed for ongoing exosome-mediated 3'-5' degradation.


Assuntos
DNA Helicases/ultraestrutura , Complexo Multienzimático de Ribonucleases do Exossomo/ultraestrutura , Proteínas Nucleares/ultraestrutura , Estabilidade de RNA , Subunidades Ribossômicas Maiores de Eucariotos/ultraestrutura , Proteínas de Saccharomyces cerevisiae/ultraestrutura , Saccharomyces cerevisiae/enzimologia , Microscopia Crioeletrônica , Conformação Proteica , RNA Fúngico/metabolismo , RNA Mensageiro/metabolismo , RNA Ribossômico/metabolismo , Subunidades Ribossômicas Maiores de Eucariotos/enzimologia
5.
J Cell Biol ; 186(6): 849-62, 2009 Sep 21.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-19797078

RESUMO

The ribosome stalk is essential for recruitment of translation factors. In yeast, P0 and Rpl12 correspond to bacterial L10 and L11 and form the stalk base of mature ribosomes, whereas Mrt4 is a nuclear paralogue of P0. In this study, we show that the dual-specificity phosphatase Yvh1 is required for the release of Mrt4 from the pre-60S subunits. Deletion of YVH1 leads to the persistence of Mrt4 on pre-60S subunits in the cytoplasm. A mutation in Mrt4 at the protein-RNA interface bypasses the requirement for Yvh1. Pre-60S subunits associated with Yvh1 contain Rpl12 but lack both Mrt4 and P0. These results suggest a linear series of events in which Yvh1 binds to the pre-60S subunit to displace Mrt4. Subsequently, P0 loads onto the subunit to assemble the mature stalk, and Yvh1 is released. The initial assembly of the ribosome with Mrt4 may provide functional compartmentalization of ribosome assembly in addition to the spatial separation afforded by the nuclear envelope.


Assuntos
Fosfatases de Especificidade Dupla/metabolismo , Proteínas Ribossômicas/metabolismo , Subunidades Ribossômicas Maiores de Eucariotos/enzimologia , Proteínas de Saccharomyces cerevisiae/metabolismo , Saccharomyces cerevisiae/enzimologia , Sítios de Ligação , Fosfatases de Especificidade Dupla/química , Fosfatases de Especificidade Dupla/genética , Regulação Fúngica da Expressão Gênica , Células HeLa , Humanos , Modelos Moleculares , Mutação , Conformação Proteica , Interferência de RNA , Proteínas Ribossômicas/química , Proteínas Ribossômicas/genética , Subunidades Ribossômicas Maiores de Eucariotos/química , Subunidades Ribossômicas Maiores de Eucariotos/genética , Saccharomyces cerevisiae/genética , Proteínas de Saccharomyces cerevisiae/química , Proteínas de Saccharomyces cerevisiae/genética , Transfecção
6.
J Cell Biol ; 186(6): 863-80, 2009 Sep 21.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-19797079

RESUMO

Before entering translation, preribosomal particles undergo sequential late maturation steps. In the case of pre-60S particles, these steps involve the release of shuttling maturation factors and transport receptors. In this study, we report a new maturation step in the 60S biogenesis pathway in budding yeast. We show that efficient release of the nucleolar/nuclear ribosomal-like protein Mrt4 (homologous to the acidic ribosomal P-protein Rpp0) from pre-60S particles requires the highly conserved protein Yvh1, which associates only with late pre-60S particles. Cell biological and biochemical analyses reveal that Mrt4 fails to dissociate from late pre-60S particles in yvh1Delta cells, inducing a delay in nuclear pre-ribosomal RNA processing and a pre-60S export defect in yvh1Delta cells. Moreover, we have isolated gain of function alleles of Mrt4 that specifically bypass the requirement for Yvh1 and rescue all yvh1Delta-associated phenotypes. Together, our data suggest that Yvh1-mediated release of Mrt4 precedes cytoplasmic loading of Rpp0 on pre-60S particles and is an obligatory late step toward construction of translation-competent 60S subunits.


Assuntos
Fosfatases de Especificidade Dupla/metabolismo , Subunidades Ribossômicas Maiores de Eucariotos/enzimologia , Proteínas de Saccharomyces cerevisiae/metabolismo , Saccharomyces cerevisiae/enzimologia , Transporte Ativo do Núcleo Celular , Sequência de Aminoácidos , Sítios de Ligação , Fosfatases de Especificidade Dupla/química , Fosfatases de Especificidade Dupla/genética , Regulação Fúngica da Expressão Gênica , Genótipo , Modelos Moleculares , Dados de Sequência Molecular , Mutação , Fenótipo , Conformação Proteica , Proteínas Ribossômicas/genética , Proteínas Ribossômicas/metabolismo , Subunidades Ribossômicas Maiores de Eucariotos/química , Subunidades Ribossômicas Maiores de Eucariotos/genética , Saccharomyces cerevisiae/genética , Saccharomyces cerevisiae/crescimento & desenvolvimento , Proteínas de Saccharomyces cerevisiae/química , Proteínas de Saccharomyces cerevisiae/genética , Fatores de Tempo
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