V originále
Under stress conditions in bacterial cells, the formation of a hibernating ribosome dimer (termed 100S), is a useful adaptation mechanism, which results in suppression of protein synthesis in the stationary phase. In E. coli, two protein factors, RMF and HPF, are involved in regulation of dimerization of the 70S ribosome. RMF directly participates in dimerization of 70S ribosomes and HPF stabilizes the 100S ribosomes. However, homologous proteins of RMF and HPF have not been found in archaea. Therefore, further investigations of the molecular mechanisms of ribosome hibernation in archaea are required. Here, we present a single particle cryo-EM study, revealing a novel ribosome dimerization factor (RDF) in archea. The RDF is highly specific to archeal ribosomes and is capable to interact only with archeal 30S small ribosomal subunit. In order to determine the structure of the novel RDF new approaches of de novo model building were used in combination with artificial intelligence (AI). The overall architecture of the 30S-30S dimer shows a head to body orientation. The RDF links the head and body regions of two distinct 30S molecules in the form of a dimer. The binding position of the RDF monomeric structure on the head of 30S subunit implies a mechanistic role to regulate the mRNA binding on the 30S subunit. In turn, the 30S subunits are unable to initiate the translation and stay in a hibernation mode.
In Czech
Za stresových podmínek v bakteriálních buňkách je tvorba hibernujícího ribozomového dimeru (označovaného jako 100S) užitečným adaptačním mechanismem, jehož výsledkem je potlačení syntézy proteinů ve stacionární fázi. U E. coli se na regulaci dimerizace ribozomu 70S podílejí dva proteinové faktory, RMF a HPF. RMF se přímo podílí na dimerizaci 70S ribozomů a HPF stabilizuje 100S ribozomy. Nicméně homologní proteiny RMF a HPF nebyly nalezeny v archaei. Proto jsou zapotřebí výzkum molekulárních mechanismů hibernace ribozomů u archaei. Zde uvádíme studii kryo-EM, která odhaluje nový faktor dimerizace ribozomů (RDF) v archei. RDF je vysoce specifický pro archeální ribozomy a je schopen interagovat pouze s archeální 30S malou ribozomální podjednotkou. Aby bylo možné určit strukturu nového RDF, byly použity nové přístupy k budování de novo modelu v kombinaci s umělou inteligencí (AI). Celková architektura dimeru 30S-30S ukazuje orientaci hlavy na tělo. RDF spojuje oblasti hlavy a těla dvou odlišných molekul 30S ve formě dimeru. Vazebná poloha RDF monomerní struktury na hlavě podjednotky 30S implikuje mechanickou roli při regulaci vazby mRNA na podjednotku 30S. Na druhé straně podjednotky 30S nejsou schopny zahájit translaci a zůstavaji v režimu hibernace.