在分子生物学的范畴中,启动因子是一类蛋白质,能在翻译启动过程中与小亚基核糖体结合,这是蛋白质生物合成的关键步骤。不仅如此,启动因子还能与抑制因子互动,减慢或阻止翻译,或者与激活因子结合,促进翻译的启动或加速率。在细菌中,这些因子简称为 IF(例如 IF1、IF2 和 IF3),而在真核生物中则称之为 eIF(例如 eIF1、eIF2、eIF3)。
翻译的启动过程通常被描述为三个步骤,而启动因子则在这一过程中扮演着至关重要的角色。首先,携带甲硫氨酸的 tRNA 结合到小亚基核糖体上,然后与 mRNA 结合,最后与大型亚基核糖体结合。这些帮助此过程的启动因子各自拥有不同的角色和结构。
启动因子根据其物种分为三个主要类别。这些分类之间存在一些同源性,具体情况可参见不同的域名。
许多结构域因进化而保留,因为原核生物的启动因子与真核生物的因子在结构上相似。例如,原核生物的启动因子 IF3 有助于启动位置的特异性以及与 mRNA 的结合,这与真核生物的启动因子 eIF1 功能相似。
eIF1 的结构类似于 IF3 的 C 末端结构,两者均包含五股β片段和两个α螺旋。
此外,IF1 和 IF2 作为真核生物的 eIF1A 和 eIF5B 的同源物,这些因子在开始复合体的组装中也发挥着重要作用。 eIF5B 还包含延伸因子,其 Domain IV 与 IF2 的 C 末端有着密切的关系,二者均由β桶结构组成。
在癌细胞中,启动因子的功能对细胞转化和肿瘤发展至关重要。癌细胞的生存与增长直接与启动因子的修饰相关,也是药物研发的重要靶点。癌细胞需要更多的能量,这能源主要来自蛋白质,启动因子的过度表达与多种癌症的发生关联,它们增加了癌细胞所需蛋白质的合成。
启动因子 eIF4E 对于合成特定的、在癌细胞增殖和生存中至关重要的蛋白质尤其重要。
例如,eIF4E 及其伙伴 eIF4A 和 eIF4G,在促进良性癌细胞转变为转移性癌细胞的过程中起着重要作用。而最大的启动因子 eIF3 在人体癌症中也扮演着重要角色,由于其在创建 43S 预启动复合体中的作用,能够顺利将核糖体亚基与 mRNA 结合。
eIF3 的过度表达与多种癌症如乳腺癌、肺癌和结肠癌等密切相关。
例如,eIF3c 这一启动因子与抑制肿瘤抑制蛋白的相互作用相关,某些 eIF3 蛋白的表达受到限制,已被证明能减少癌细胞的生长。本研究的结果揭示了 eIF3a 与各种肿瘤的早期发展之间的关联。
当 eIF3a 的表达受到抑制时,已显示能够降低乳腺癌和肺癌的恶性程度,这可能与其在肿瘤生长中的作用有关。在癌症的不同阶段,启动因子的行为和机制可能会受到调控,以适应癌变的环境。这揭示了启动因子作为癌症研究的一个新针对点。
随着我们对启动因子在癌症中的影响进一步了解,这些因子或许将成为未来治疗策略的核心。你是否在思考,如何有效地应用这些知识来改善癌症患者的治疗成效呢?