リボソーム集合の分子メカニズムにおけるマグネシウムイオンとカリウムイオンの役割: 大腸菌リボソーム由来の 16 S RNA の流体力学的、立体構造、および熱安定性の研究

in vitroでのリボソームアセンブリにおけるマグネシウムイオンの役割を理解しようとすると、リボソーム16 s RNAの流体力学的形状、立体構造、および熱安定性は、堆積速度、内因性粘度、環状ダイクロ症、および沈降速度、環状双子症、および沈降速度によるMg2+濃度の関数として体系的に研究されました。違い紫外線吸収分光法。次に、これらの結果を、再構成の最適条件下で16秒のRNAで得られた対応するパラメーター、つまり37度C、20 mM mg2+、0.37に等しいイオン強度、およびpH 7.8で比較されました[S.H.アレン、K.P。ウォン（1978）J。Biol。化学。253、8759-8766]。30秒のリボソームの再構成に必要な360 mM KClが培地に添加されると、立体構造の不安定化と一致する微妙な立体構造の変化のみが観察されるため、RNA分子をより「開いて」、タンパク質結合にアクセスしやすくします。ただし、mg2+の濃度が20から1 mmに低下すると、流体力学的パラメーターは16 sのRNAが部分的に展開されていることを示していますが、熱変性の研究は、基本スタッキングと塩基対の量が付随的に変更されていないことを示唆しています。Mg2+を含むpH 7.8バッファーに対する透析によるMg2+のさらなる除去は、二次構造の劇的な減少をもたらし、長いヌクレオチド塩基のペアリング、スタッキング、および安定性の維持に必要であることを示しています。コンパクトな構造をもたらす範囲相互作用。結果は、16秒のRNA分子がタンパク質結合部位を含む適切な二次および三次構造を想定するために20 mM mg2+が必要であることを示唆していますが、RNAを「緩める」ためには高いK+濃度（360 mm KCl）が必要であることを示唆しています。、リボソームアセンブリ中に発生する立体構造変化のために、分子認識と結合のために、リボソームタンパク質にとってタンパク質結合部位をよりアクセスしやすくします。

In an attempt to understand the role of magnesium ion in ribosome assembly in vitro, the hydrodynamic shape, conformation, and thermal stability of ribosomal 16 S RNA were studied systematically as a function of Mg2+ concentration by sedimentation velocity, intrinsic viscosity, circular dichroism, and difference ultraviolet absorption spectroscopy. These results were then compared with the corresponding parameters obtained for 16 S RNA under the optimal conditions of reconstitution, i.e., at 37 degrees C, 20 mM Mg2+, an ionic strength equal to 0.37, and pH 7.8 [S. H. Allen, and K.-P. Wong (1978) J. Biol. Chem. 253, 8759-8766]. When the 360 mM KCl required for reconstitution of 30 S ribosomes is added to the medium, only subtle conformational changes are observed, consistent with the destabilization of the conformation, thus making the RNA molecule more "open" and accessible to protein binding. However, when the concentration of Mg2+ is lowered from 20 to 1 mM, the hydrodynamic parameters indicate that the 16 S RNA is partially unfolded, while thermal denaturation studies suggest that the amount of base-stacking and base-pairing is not concomitantly altered. Further removal of the Mg2+ by dialysis against a pH 7.8 buffer containing no Mg2+ results in a drastic decrease of secondary structure and indicates that the Mg2+ is required for maintenance of the pairing, stacking, and stability of the nucleotide bases, in addition to the long range interactions which result in a compact structure. The results suggest that the 20 mM Mg2+ is required for the 16 S RNA molecules to assume the proper secondary and tertiary structure containing the protein-binding sites, while the high K+ concentration (360 mM KCl) is needed for "loosening up" the RNA, making the protein binding sites more accessible to the ribosomal proteins for molecular recognition and binding as well as for the conformational changes that occur during ribosome assembly.