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摘要核糖体催化的蛋白质翻译是生物体内最重要的生命活动之一。原核生物的蛋白翻译过程包括起始、延伸、终止和再循环四个步骤。每一步反应的进行都需要特定的翻译因子来催化和调控，例如，起始过程需要IF1、IF2和IF3，延伸过程需要EF-G和EF-Tu，终止过程需要RF1/2和RF3，再循环过程需要RRF和EF-G。因此，翻译因子在生物体蛋白合成过程中起着至关重要的作用，深入理解翻译因子的功能机制意义重大。目前，翻译延伸与终止两个过程已经得到了充分的研究。然而，翻译起始与再循环过程仍然有待深入，翻译起始因子IF2和核糖体再循环因子RRF的功能有待阐明。本论文以RRF和IF2这两个翻译因子为对象，在结构和功能水平上研究了它们各自的作用机制。<br>　　(1)核糖体的再循环是整个翻译过程的最后一步，是指由再循环因子RRF和延伸因子EF-G协同作用将翻译终止后复合物(PoTC)打开的过程。然而，由于RRF与PoTC的高度动态性，因此，研究RRF与PoTC的相互作用以及PoTC快速解离的分子机制变得很难。本论文采用分子动力学模拟、单分子荧光和单颗粒冷冻电镜重建分析相结合的方法，对“多时间分辨系统”中RRF与PoTC的分子动力学进行了表征，时间分辨率从亚毫秒到秒。我们发现，RRF在核糖体解离过程中表现出两层动力学:分子内动力学和分子间动力学。分子内动力学显示RRF具有“弯曲”和“伸展”两种不同构象。RRF的单点突变D61R使其更倾向于“伸展”构象，并导致与PoTC具有比野生型更高的亲和力。PoTC中RRF与EF-G的分子间动力学表明，EF-G的结构域Ⅳ推动RRF的结构域Ⅱ发生旋转，引起大小亚基之间的重要亚基桥B2a的破坏，从而催化核糖体解离。因此，我们的结果证明了核糖体再循环过程中构象激活的两层动力学机制，同时揭示了未来翻译应用中基本分子作用的多时间维度。<br>　　(2)IF2在蛋白翻译起始过程中发挥着核心作用，它参与了起始tRNA在30S亚基上的正确入位，以及50S亚基的招募与70S起始复合物的形成。IF2是进化中最为保守的翻译因子之一，4个高度保守的C端结构域和一个不保守的N端结构域组成。IF2分子具有高度柔性，在翻译起始的各个阶段有着明显的构象变化，使得有关IF2的结构研究困难重重，相关的分子机制如IF2与50S的相互作用，IF2分子内部的构象变化，以及结构域之间的信号传递通路仍不清楚。同时，GTP水解所产生能量的用途以及无机磷酸Pi释放的意义仍然模糊。本论文综合运用分子生化、单分子荧光共振能量转移以及分子动力学模拟等手段对IF2的结构及分子机制进行了系统研究。利用分子动力学模拟方法，我们发现，IF2与核糖体50S亚基的两大核心功能区PTC和GAC有很强的相互作用。生化研究发现，对IF2与PTC相互作用面上的位点进行突变后，IF2的GTPase活性的改变，翻译下调，并伴随着细菌的生长速率显著下降。利用smFRET技术，我们对IF2的C1与C2结构域的动态进行了研究。我们发现，与30S结合的IF2相比，游离的IF2分子中，C1与G之间、C1与G3之间、C1与C2之间的距离都处于非正常状态，使得C1和C2结构域都处于非功能状态。这一结果与之前的结构研究是一致的。IF2的构象动态的进一步研究仍在进行中。综上所述，本研究对IF2在翻译起起始过程中与核糖体50S亚基相互作用的细节，以及IF2分子内部的构象变化，进行了较为系统的探索，对于IF2的功能机制的阐明提供了实验依据。