Ribosomal crystallography: Peptide bond formation and its inhibition

Biopolymers

Volumn 70, Issue 1, 2003, Pages 19-41

  Bashan, Anat ^a   Zarivach, Raz ^a   Schluenzen, Frank ^b   Agmon, Ilana ^a   Harms, Joerg ^b   Auerbach, Tatuar ^a,c   Baram, David ^a   Berisio, Rita ^b,e   Bartels, Heike ^b   Hansen, Harly A S ^b   Fucini, Paola ^d   Wilson, Daniel ^d   Peretz, Moshe ^a   Kessler, Maggie ^a   Yonath, Ada ^a,b  

^a WEIZMANN INSTITUTE OF SCIENCE   (Israel)

^b MAX PLANCK UNIT FOR STRUCTURAL MOLECULAR BIOLOGY   (Germany)

^c FREIE UNIVERSITÄT BERLIN   (Germany)

^d MAX PLANCK INSTITUTE FOR MOLECULAR GENETICS   (Germany)

^e CNR   (Italy)

Author keywords

Elongation arrest; Peptide bond formation; Ribosomes; Translocation; Tunnel gating

Indexed keywords

BIOSYNTHESIS; POLYPEPTIDES; PROTEINS; RNA;

CELLULAR ORGANELLES;

CRYSTALLOGRAPHY;

ANTIBIOTIC AGENT; AZITHROMYCIN; CHLORAMPHENICOL; CLARITHROMYCIN; CLINDAMYCIN; ERYTHROMYCIN; KETOLIDE; LINCOMYCIN; MACROLIDE; NUCLEOTIDE; PEPTIDE; PROTEIN SUBUNIT; PROTEIN SYNTHESIS INHIBITOR; PUROMYCIN; RIBOSOME RNA; ROXITHROMYCIN; SPARSOMYCIN; TETRACYCLINE; TRANSFER RNA; TROLEANDOMYCIN;

ARTICLE; BINDING SITE; CATALYSIS; CELL ORGANELLE; CHANNEL GATING; CRYSTALLOGRAPHY; ENZYME ACTIVE SITE; ENZYME SUBSTRATE; EUBACTERIUM; GENETIC CODE; GEOMETRY; MOLECULAR DYNAMICS; MOLECULAR WEIGHT; ORIENTATION; PROCESS MONITORING; PROTEIN ASSEMBLY; PROTEIN BINDING; PROTEIN RNA BINDING; PROTEIN STRUCTURE; PROTEIN SYNTHESIS; PROTEIN SYNTHESIS INHIBITION; REACTION ANALYSIS; RIBOSOME; RIBOSOME SUBUNIT; RNA TRANSLATION; RNA TRANSPORT; ROTATION;

ANTI-BACTERIAL AGENTS; CATALYTIC DOMAIN; CRYSTALLOGRAPHY, X-RAY; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR CONFORMATION; NUCLEIC ACID CONFORMATION; PEPTIDES; PEPTIDYL TRANSFERASES; PROTEIN BINDING; PROTEIN CONFORMATION; RIBOSOMES; RNA; RNA, TRANSFER; TETRACYCLINE;

BACTERIA (MICROORGANISMS);

EID: 10744220564     PISSN: 00063525     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/bip.10412     Document Type: Article

References (113)

1. Noller, H. F.; Yusupov, M. M.; Yusupova, G. Z.; Baucom, A.; Cate, J. H. FEBS Lett 2002, 514, 11-16.
2. Bashan, A.; Agmon, I.; Zarivach, R.; Schluenzen, F.; Harms, J.; Berisio, R.; Bartels, H.; Franceschi, F.; Auerbach, T.; Hansen, H. A. S.; Kossoy, E.; Kessler, M.; Yonath, A. Mol Cell 2003, 11, 91-102.
3. Agmon, I.; Auerbach, T.; Baram, D.; Bartels, H.; Bashan, A.; Berisio, R. ; Fucini, P.; Hansen, H. A. S.; Harms, J.; Kessler, M.; Schluenzen, F.; Yonath, A.; Zarivach, R. Eur J Biochem, 2003, 270, 2543-2556.
4. Yonath, A.; Muessig, J.; Tesche, B.; Lorenz, S.; Erdmann, V. A.; Wittmann, H. G. Biochem Int 1980, 1, 315-428.
5. Hansen, H. A.; Volkmann, N.; Piefke, J.; Glotz, C.; Weinstein, S.; Makowski, I.; Meyer, S.; Wittmann, H. G.; Yonath, A. Biochim Biophys Acta 1990, 1050, 1-7.
6. Yusupov, M. M.; Yusupova, G. Z.; Baucom, A.; Lieberman, K.; Earnest, T. N.; Cate, J. H.; Noller, H. F. Science 2001, 292, 883-896.
7. Yonath, A.; Bartunik, H. D.; Bartels, K. S.; Wittmann, H. G. J Mol Biol 1984, 177, 201-206.
8. Muessig, J.; Makowski, I.; von Bohlen, K.; Hansen, H.; Bartels, K. S.; Wittmann, H. G.; Yonath, A. J Mol Biol 1989, 205, 619-621.
9. Volkmann, N.; Hottentrager, S.; Hansen, H. A.; Zaytzev-Bashan, A.; Sharon, R.; Berkovitch-Yellin, Z.; Yonath, A.; Wittmann, H. G. J Mol Biol 1990, 216, 239-241.
10. Yonath, A.; Glotz, C.; Gewitz, H. S.; Bartels, K. S.; von Bohlen, K.; Makowski, I.; Wittmann, H. G. J Mol Biol 1988, 203, 831-834.
11. Trakhanov, S. D.; Yusupov, M. M.; Agalarov, S. C.; Garber, M. B.; Ryazantsev, S. N.; Tischenko, S. V.; Shirokov, V. A. FEBS Lett 1987, 220, 319-322.
12. Shevack, A.; Gewitz, H. S.; Hennemann, B.; Yonath, A.; Wittmann, H. G. FEBS Lett 1985, 184, 68-71.
13. Makowski, I.; Frolow, F.; Saper, M. A.; Shoham, M.; Wittmann, H. G.; Yonath, A. J Mol Biol 1987, 193, 819-822.
14. von Bohlen, K.; Makowski, I.; Hansen, H. A.; Bartels, H.; Berkovitch-Yellin, Z.; Zaytzev-Bashan, A.; Meyer, S.; Paulke, C.; Franceschi, F.; Yonath, A. J Mol Biol 1991, 222, 11-15.
15. Harms, J.; Schluenzen, F.; Zarivach, R.; Bashan, A.; Gat, S.; Agmon, I.; Bartels, H.; Franceschi, F.; Yonath, A. Cell 2001, 107, 679-688.
16. Yonath, A. Annu Rev Biophys Biomol Struct 2002, 31, 257-273.
17. Zarivach, R.; Bashan, A.; Schluenzen, F.; Harms, J.; Pioletti, M.; Franceschi, F.; Yonath, A. Curr Protein Peptide Sci 2002, 3, 55-65.
18. Schluenzen, F.; Zarivach, R.; Harms, J.; Bashan, A.; Tocilj, A.; Albrecht, R.; Yonath, A.; Franceschi, F. Nature 2001, 413, 814-821.
19. Schluenzen, F.; Harms, J.; Franceschi, F.; Hansen, H. A. S.; Bartels, H. ; Zarivach, R.; Yonath, A. Structure 2003, 11, 329-338.
20. Berisio, R.; Schluenzen, F.; Harms, J.; Bashan, A.; Yonath, A. Nat Struc Biol 2003, 10, 266-290.
21. White, O.; Eisen, J. A.; Heidelberg, J. F.; Hickey, E. K.; Peterson, J. D.; Dodson, R. J.; Haft, D. H.; Gwinn, M. L.; Nelson, W. C.; Richardson, D. L.; Moffat, K. S.; Qin, H.; Jiang, L.; Pamphile, W.; Crosby, M.; Shen, M.; Vamathevan, J. J.; Lam, P.; McDonald, L.; Utterback, T.; Zalewski, C.; Makarova, K. S.; Aravind, L.; Daly, M. J.; Fraser, C. M.; et al. Science 1999, 286, 1571-1577.
22. Levin-Zaidman, S.; Englander, J.; Shimoni, E.; Sharma, A. K.; Minton, K. W.; Minsky, A. Science 2003, 299, 254-256.
23. Hope, H.; Frolow, F.; von Bohlen, K.; Makowski, I.; Kratky, C.; Halfon, Y.; Danz, H.; Webster, P.; Bartels, K. S.; Wittmann, H. G.; et al. Acta Crystallogr B 1989, 45, 190-199.
24. Yonath, A.; Leonard, K. R.; Weinstein, S.; Wittmann, H. G. Cold Spring Harb Symp Quant Biol 1987, 52, 729-741.
25. Huang, H.; Chopra, R.; Verdine, G. L.; Harrison, S. C. Science 1998, 282, 1669-1675.
26. Luger, K.; Mader, A. W.; Richmond, R. K.; Sargent, D. F.; Richmond, T. J. Nature 1997, 389, 251-260.
27. Pioletti, M.; Schluenzen, F.; Harms, J.; Zarivach, R.; Gluhmann, M.; Avila, H.; Bashan, A.; Bartels, H.; Auerbach, T.; Jacobi, C.; Hartsch, T.; Yonath, A.; Franceschi, F. EMBO J 2001, 20, 1829-39.
28. Schluenzen, F.; Tocilj, A.; Zarivach, R.; Harms, J.; Gluehmann, M.; Janell, D.; Bashan, A.; Bartels, H.; Agmon, I.; Franceschi, F.; Yonath, A. Cell 2000, 102, 615-623.
29. Wimberly, B. T.; Brodersen, D. E.; Clemons, W. M., Jr.; Morgan-Warren, R. J.; Carter, A. P.; Vonrhein, C.; Hartsch, T.; Ramakrishnan, V. Nature 2000, 407, 327-339.
30. Stoffler, G.; Stoffler-Meilicke, M. Annu Rev Biophys Bioeng 1984, 13, 303-330.
31. Lake, J. A. Annu Rev Biochem 1985, 54, 507-530.
32. Ban, N.; Nissen, P.; Hansen, J.; Moore, P. B.; Steitz, T. A. Science 2000, 289, 905-920.
33. Mueller, F.; Sommer, I.; Baranov, P.; Matadeen, R.; Stoldt, M.; Wohnert, J.; Gorlach, M.; van Heel, M.; Brimacombe, R. J Mol Biol 2000, 298, 35-59.
34. Penczek, P.; Ban, N.; Grassucci, R. A.; Agrawal, R. K.; Frank, J. J Struct Biol 1999, 128, 44-50.
35. Ginzburg, M.; Sachs, L.; Ginzburg, B. Z. J Gen Physiol 1970, 55, 187-207.
36. Cundliffe, E. In The Ribosome: Structure, Function and Evolution; Hill, W. E., Dahlberg, A. E., Garrett, R. A., Moore, P. B., Schlessinger, D., Warner, J. R., Eds.; ASM: Washington, DC, 1990; pp 479-490.
37. Garrett, R. A.; Rodriguez-Fonseca, C. In Ribosomal RNA: Structure, Evolution, Processing & Function; Zimmermann, R. A., Dahlberg, A. E., Eds.; CRC Press: Boca Raton, FL, 1995; pp 327-355.
38. Moazed, D.; Noller, H. F. Proc Natl Acad Sci USA 1991, 88, 3725-3728.
39. Noller, H. F.; Hoffarth, V.; Zimniak, L. Science 1992, 256, 1416-1419.
40. Samaha, R. R.; Green, R.; Noller, H. F. Nature 1995, 377, 309-314.
41. Milligan, R. A.; Unwin, P. N. Nature 1986, 319, 693-695.
42. Yonath, A.; Leonard, K. R.; Wittmann, H. G. Science 1987, 236, 813-816.
43. Malkin, L. I.; Rich, A. J Mol Biol 1967, 26, 329-346.
44. Sabatini, D. D.; Blobel, G. J Cell Biol 1970, 45, 146-157.
45. Bayfield, M. A.; Dahlberg, A. E.; Schulmeister, U.; Dorner, S.; Barta, A. Proc Natl Acad Sci USA 2001, 98, 10096-10101.
46. Harms, J.; Schluenzen, F.; Zarivach, R.; Bashan, A.; Bartels, H.; Agmon, I.; Yonath, A. FEBS Lett 2002, 525, 176.
47. Cundliffe, E. Antibiotic Inhibitors of Ribosome Function; Wiley: London, New York, Sydney, Toronto, 1981.
48. Weisblum, B. Antimicrob Agents Chemother 1995, 39, 577-585.
49. Spahn, C. M.; Prescott, C. D. J Mol Med 1996, 74, 423-439.
50. Douthwaite, S.; Hansen, L. H.; Mauvais, P. Mol Microbiol 2000, 36, 183-193.
51. Auerbach, T.; Bashan, A.; Harms, J.; Schluenzen, F.; Zarivach, R.; Bartels, H.; Agmon, I.; Kessler, M.; Pioletti, M.; Franceschi, F.; Yonath, A. Curr Drug Targets-Infectious Disorders 2002, 2, 169-186.
52. Brodersen, D. E.; Clemons, W. M., Jr.; Carter, A. P.; Morgan-Warren, R. J.; Wimberly, B. T.; Ramakrishnan, V. Cell 2000, 103, 1143-1154.
53. Carter, A. P.; Clemons, W. M.; Brodersen, D. E.; Morgan-Warren, R. J.; Wimberly, B. T.; Ramakrishnan, V. Nature 2000, 407, 340-348.
54. Hansen, J. L.; Ippolito, J. A.; Ban, N.; Nissen, P.; Moore, P. B.; Steitz, T. A. Mol Cell 2002, 10, 117-128.
55. Traut, R. R.; Monro, R. E. J Mol Biol 1964, 10, 63-72.
56. Vazquez, D. Mol Biol Biochem Biophys 1979, 30, 1-312.
57. Porse, B. T.; Garrett, R. A. J Mol Biol 1995, 249, 1-10.
58. Kirillov, S.; Porse, B. T.; Vester, B.; Woolley, P.; Garrett, R. A. FEBS Lett 1997, 406, 223-233.
59. Rodriguez-Fonseca, C.; Phan, H.; Long, K. S.; Porse, B. T.; Kirillov, S. V.; Amils, R.; Garrett, R. A. RNA 2000, 6, 744-754.
60. Porse, B. T.; Kirillov, S. V.; Awayez, M. J.; Ottenheijm, H. C.; Garrett, R. A. Proc Natl Acad Sci USA 1999, 96, 9003-9008.
61. Lazaro, E.; Rodriguez-Fonseca, C.; Porse, B.; Urena, D.; Garrett, R. A.; Ballesta, J. P. J Mol Biol 1996, 261, 231-238.
62. Tan, G. T.; DeBlasio, A.; Mankin, A. S. J Mol Biol 1996, 261, 222-230.
63. Chepkwony, H. K.; Roets, E.; Hoogmartens, J. J Chromatogr A 2001, 914, 53-58.
64. Hansen, J. L.; Schmeing, T. M.; Moore, P. B.; Steitz, T. A. Proc Natl Acad Sci USA 2002, 16, 16.
65. Unge, J.; Berg, A.; Al-Kharadaghi, S.; Nikulin, A.; Nikonov, S.; Davydova, N.; Nevskaya, N.; Garber, M.; Liljas, A. Structure 1998, 6, 1577-1586.
66. Gabashvili, I. S.; Gregory, S. T.; Valle, M.; Grassucci, R.; Worbs, M.; Wahl, M. C.; Dahlberg, A. E.; Frank, J. Mol Cell 2001, 8, 181-188.
67. Stark, H.; Orlova, E. V.; Rinke-Appel, J.; Junke, N.; Mueller, F.; Rodnina, M.; Wintermeyer, W.; Brimacombe, R.; van Heel, M. Cell 1997, 88, 19-28.
68. Evers, U.; Franceschi, F.; Boddeker, N.; Yonath, A. Biophys Chem 1994, 50, 3-16.
69. Berkovitch-Yellin, Z.; Bennett, W. S.; Yonath, A. Crit Rev Biochem Mol Biol 1992, 27, 403-444.
70. Zamir, A.; Miskin, R.; Elson, D. J Mol Biol 1971, 60, 347-364.
71. Tocilj, A.; Schlunzen, F.; Janell, D.; Gluhmann, M.; Hansen, H. A.; Harms, J.; Bashan, A.; Bartels, H.; Agmon, I.; Franceschi, F.; Yonath, A. Proc Natl Acad Sci USA 1999, 96, 14252-14257.
72. Schlunzen, F.; Bashan, A.; Franceschi, F.; Yonath, A. Structure Fold Des 1999, 7, 931-941.
73. Kozak, M.; Shatkin, A. J. J Biol Chem 1978, 253, 6568-6577.
74. Kurylo-Borowska, Z. Biochim Biophys Acta 1975, 399, 31-41.
75. Fresno, M.; Carrasco, L.; Vazquez, D. Eur J Biochem 1976, 68, 355-364.
76. Moazed, D.; Samaha, R. R.; Gualerzi, C.; Noller, H. F. J Mol Biol 1995, 248, 207-210.
77. Mankin, A. S. J Mol Biol 1997, 274, 8-15.
78. Woodcock, J.; Moazed, D.; Cannon, M.; Davies, J.; Noller, H. F. EMBO J 1991, 10, 3099-3103.
79. Frank, J.; Agrawal, R. K. Nature 2000, 406, 318-322.
80. Nikulin, A.; Eliseikina, I.; Tishchenko, S.; Nevskaya, N.; Davydova, N.; Platonova, O.; Piendl, W.; Selmer, M.; Liljas, A.; Drygin, D.; Zimmermann, R.; Garber, M.; Nikonov, S. Nat Struct Biol 2003, 6, 6.
81. Cooperman, B. S. Adv Exp Med Biol 1977, 595-609.
82. Krayevsky, A. A.; Kukhanova, M. K. Prog Nucleic Acid Res Mol Biol 1979, 23, 1-51.
83. Nierhaus, K. H.; Schulze, H.; Cooperman, B. S. Biochem Int 1980, 1, 185-192.
84. Green, R.; Noller, H. F. Annu Rev Biochem 1997, 66, 679-716.
85. Pape, T.; Wintermeyer, W.; Rodnina, M. EMBO J 1999, 18, 3800-3807.
86. Polacek, N.; Gaynor, M.; Yassin, A.; Mankin, A. S. Nature 2001, 411, 498-501.
87. Wilson, K. S.; Noller, H. F. Cell 1998, 92, 337-349.
88. Nissen, P.; Hansen, J.; Ban, N.; Moore, P. B.; Steitz, T. A. Science 2000, 289, 920-930.
89. Barta, A.; Dorner, S.; Polacek, N. Science 2001, 291, 203.
90. Thompson, J.; Kim, D. F.; O'Connor, M.; Lieberman, K. R.; Bayfield, M. A.; Gregory, S. T.; Green, R.; Noller, H. F.; Dahlberg, A. E. Proc Natl Acad Sci USA 2001, 98, 9002-9007.
91. Parnell, K. M.; Seila, A. C.; Strobel, S. A. Proc Natl Acad Sci USA 2002, 16, 16.
92. Schmeing, T. M.; Seila, A. C.; Hansen, J. L.; Freeborn, B.; Soukup, J. K.; Scaringe, S. A.; Strobel, S. A.; Moore, P. B.; Steitz, T. A. Nat Struct Biol 2002, 9, 225-230.
93. Miskin, R.; Zamir, A.; Elson, D. Biochem Biophys Res Commun 1968, 33, 551-557.
94. Goldberg, I. H.; Mitsugi, K. Biochem Biophys Res Commun 1966, 23, 453-459.
95. Lazaro, E.; van den Broek, L. A.; San Felix, A.; Ottenheijm, H. C.; Ballesta, J. P. Biochemistry 1991, 30, 9642-9648.
96. Polocek, N.; Gomez, M. J.; Ito, K.; Xiong, L.; Nakamura, Y.; Mankin, A. Mol Cell 2003, 11, 103-112.
97. Agrawal, R. K.; Heagle, A. B.; Penczek, P.; Grassucci, R. A.; Frank, J. Nat Struct Biol 1999, 6, 643-647.
98. Moazed, D.; Noller, H. F. Nature 1989, 342, 142-148.
99. Green, R.; Noller, H. F. Biochemistry 1999, 38, 1772-1779.
100. Kim, D. F.; Green, R. Mol Cell 1999, 4, 859-864.
101. Rodnina, M. V.; Wintermeyer, W. Trends Biochem Sci 2001, 26, 124-130.
102. Chandra Sanyal, S.; Liljas, A. Curr Opin Struct Biol 2000, 10, 633-636.
103. Cundliffe, E.; Dixon, P.; Stark, M.; Stoffler, G.; Ehrlich, R.; Stoffler-Meilicke, M.; Cannon, M. J Mol Biol 1979, 132, 235-252.
104. Fedorov, R.; Meshcheryakov, V.; Gongadze, G.; Fomenkova, N.; Nevskaya, N.; Selmer, M.; Laurberg, M.; Kristensen, O.; Al-Karadaghi, S.; Liljas, A.; Garber, M.; Nikonov, S. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 2001, 57, 968-976.
105. Lu, M.; Steitz, T. A. Proc Natl Acad Sci USA 2000, 97, 2023-2028.
106. Simitsopoulou, M.; Avila, H.; Franceschi, F. Eur J Biochem 1999, 266, 524-532.
107. Liao, S.; Lin, J.; Do, H.; Johnson, A. E. Cell 1997, 90, 31-41.
108. Stroud, R. M.; Walter, P. Curr Opin Struct Biol 1999, 9, 754-759.
109. Morris, D. R.; Geballe, A. P. Mol Cell Biol 2000, 20, 8635-8642.
110. Sarker, S.; Rudd, K. E.; Oliver, D. J Bacteriol 2000, 182, 5592-5595.
111. Tenson, T.; Ehrenberg, M. Cell 2002, 108, 591-594.
112. Nakatogawa, H.; Ito, K. Cell 2002, 108, 629-636.
113. Gong, F.; Yanofsky, C. Science 2002, 297, 1864-1867.