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EF-G

EF-G ( factor de elongación G , históricamente conocido como translocasa ) es un factor de elongación procariota implicado en la traducción del ARNm . Como GTPasa , EF-G cataliza el movimiento (translocación) del ARN de transferencia (ARNt) y del ARN mensajero (ARNm) a través del ribosoma . [1]

Estructura

Codificado por el gen fusA en el operón stro , [2] EF-G se compone de 704 aminoácidos que forman 5 dominios , etiquetados como Dominio I a Dominio V. El dominio I puede denominarse dominio G o Dominio I. (G), ya que se une e hidroliza el trifosfato de guanosina (GTP). El dominio I también ayuda a que EF-G se una al ribosoma y contiene el extremo N de la cadena polipeptídica . [3] [4] El dominio IV es importante para la translocación, ya que sufre un cambio conformacional significativo y ingresa al sitio A en la subunidad ribosomal 30S , empujando las moléculas de ARNm y ARNt desde el sitio A al sitio P. [5]

Los cinco dominios también pueden separarse en dos superdominios. El superdominio I consta de los Dominios I y II, y el superdominio II consta de los Dominios III - IV. Durante la translocación, el superdominio I permanecerá relativamente sin cambios, ya que es responsable de unirse firmemente al ribosoma. Sin embargo, el superdominio II sufrirá un gran movimiento de rotación desde el estado previo a la translocación (PRE) al estado post-translocación (POST). El superdominio I es similar a las secciones correspondientes de EF-Tu . [6] [7] [8] El superdominio II en el estado POST imita la molécula de ARNt del complejo ternario EF-Tu • GTP • aa-ARNt . [9]

Estructura cristalina de EF-G en el estado POST con los Dominios I - V etiquetados. ID del PDB: 4V5F

EF-G en el ribosoma

Enlace a L7/L12

L7/L12 es solo una proteína multicopia en la subunidad ribosómica grande del ribosoma bacteriano que se une a ciertas GTPasas, como el factor de iniciación 2 , el factor de elongación-Tu , el factor de liberación 3 y EF-G. [10] Específicamente, el C-terminal de L7/L12 se unirá a EF-G y es necesario para la hidrólisis de GTP. [4]

Interacción con el Centro Asociado GTPase

El Centro Asociado de GTPasa (GAC) es una región de la subunidad ribosómica grande que consta de dos regiones más pequeñas de ARN ribosomal 23S llamadas tallo L11 y bucle de sarcina-ricina (SRL). [11] Como bucle de ARNr altamente conservado en la evolución, el SRL es fundamental para ayudar a las GTPasas a unirse al ribosoma, pero no es esencial para la hidrólisis del GTP. Existe cierta evidencia que respalda que un oxígeno de fosfato en el residuo A2662 del SRL puede ayudar a hidrolizar el GTP. [12]

Animación del ribosoma 70S con el ARNt del sitio P (naranja), el ARNt del sitio E (verde), el ARNm (amarillo) y el factor de elongación G (rojo) en el estado POST. ID del PDB: 4W29

Función en el alargamiento de proteínas.

EF-G cataliza la translocación del ARNt y ARNm por el ribosoma al final de cada ronda de elongación del polipéptido. [1] En este proceso, el centro de peptidil transferasa (PTC) ha catalizado la formación de un enlace peptídico entre aminoácidos, moviendo la cadena polipeptídica del ARNt del sitio P al ARNt del sitio A. Ahora se permite que las subunidades ribosómicas 50S y 30S giren entre sí aproximadamente 7°. [13] [14] La rotación de la subunidad se acopla con el movimiento de los extremos 3' de ambas moléculas de ARNt en la subunidad grande desde los sitios A y P hasta los sitios P ​​y E, respectivamente, mientras que los bucles de anticodón permanecen sin cambios. Este intermedio ribosómico rotado, en el que el primer ARNt ocupa una posición híbrida A/P y el segundo ARNt ocupa una posición híbrida P/E, es un sustrato para EF-G-GTP. [1] [13]

Como GTPasa , EF-G se une al ribosoma rotado cerca del sitio A en su estado unido a GTP e hidroliza GTP, liberando GDP y fosfato inorgánico:

La hidrólisis de GTP permite un gran cambio conformacional dentro de EF-G, lo que obliga al ARNt A/P a ocupar completamente el sitio P, al ARNt P/E a ocupar completamente el sitio E (y salir del complejo ribosomal) y al ARNm. para desplazar tres nucleótidos hacia abajo en relación con el ribosoma. La molécula EF-G unida a GDP luego se disocia del complejo, dejando otro sitio A libre donde el ciclo de elongación puede comenzar nuevamente. [1] [15]

Estructura cristalina del ribosoma con dos ARNt (naranja y verde) y EF-G (en cian) después de la translocación. ID del PDB: 4W29.

Función en la terminación de proteínas.

El alargamiento de la proteína continúa hasta que aparece un codón de parada en el ARNm. Un factor de liberación de Clase I (RF1 o RF2) se une al codón de parada, lo que induce la hidrólisis del enlace ARNt-péptido en el sitio P, permitiendo que la proteína recién formada salga del ribosoma. El péptido naciente continúa plegándose y abandona el ribosoma 70S, el ARNm, el ARNt desacilado (sitio P) y el factor de liberación de Clase I (sitio A). [16] [17]

De manera dependiente de GTP, el reciclaje posterior es catalizado por un factor de liberación de Clase II llamado RF3/prfC, factor de reciclaje de ribosomas (RRF), factor de iniciación 3 (IF3) y EF-G. La proteína RF3 libera el factor de liberación de Clase I para que pueda ocupar el sitio ribosomal A. EF-G hidroliza GTP y sufre un gran cambio conformacional para empujar RF3 hacia el ribosoma, lo que ocurre junto con la disociación del ARNt y promueve la rotación de la subunidad ribosómica. Este movimiento divide activamente el puente B2a/B2b, que conecta las subunidades 30S y 50S, de modo que el ribosoma pueda dividirse. [16] IF3 luego aísla la subunidad 30S para evitar la reasociación de las subunidades grandes y pequeñas. [18]

Importancia clínica

EF-G en bacterias patógenas puede inhibirse con antibióticos que evitan que EF-G se una al ribosoma, [19] lleve a cabo una translocación [20] o se disocia del ribosoma. [21]

Por ejemplo, el antibiótico tiostreptón impide que EF-G se una de forma estable al ribosoma, [19] mientras que los antibióticos ditiromicina y GE82832 inhiben la actividad de EF-G al impedir la translocación del ARNt del sitio A. Sin embargo, la ditiromicina y el GE82832 no afectan la unión de EF-G al ribosoma. [20]

Se sabe que el antibiótico ácido fusídico inhibe Staphylococcus aureus y otras bacterias al unirse a EF-G después de un evento de translocación en el ribosoma, evitando que EF-G se disocia. [21] [22] Sin embargo, algunas cepas bacterianas han desarrollado resistencia al ácido fusídico debido a mutaciones puntuales en el gen fusA , que impide que el ácido fusídico se una a EF-G. [23] [24]

Evolución

EF-G tiene una historia evolutiva compleja, con numerosas versiones parálogas del factor presentes en bacterias, lo que sugiere una subfuncionalización de diferentes variantes de EF-G. [25]

Existen factores de elongación en los tres dominios de la vida con funciones similares en el ribosoma. Los homólogos eucariotas y arqueales de EF-G son eEF2 y aEF2, respectivamente. En las bacterias (y algunas arqueas), el gen fusA que codifica EF-G se encuentra dentro del gen str conservado con la secuencia 5′ - rpsL - rpsG - fusA - tufA - 3′. [2] Sin embargo, existen otras dos formas principales de EF-G en algunas especies de S pirochaetota , Planctomycetota y δ - Proteobacteria (que desde entonces se ha dividido y renombrado como Bdellovibrionota , Myxococcota y Thermodesulfobacteriota ), que forman el grupo spd . de bacterias que tienen factores de elongación spdEFG1 y spdEFG2. [25] [26]

A partir de spdEFG1 y spdEFG2 evolucionaron los factores de elongación mitocondrial mtEFG1 ( GFM1 ) y mtEFG2 ( GFM2 ), respectivamente. [25] [26] Las dos funciones de EF-G en el alargamiento y la terminación de la traducción de proteínas se dividen entre los factores de elongación mitocondrial, siendo mtEFG1 responsable de la translocación y mtEFG2 responsable de la terminación y el reciclaje ribosomal con RRF mitocondrial .

Ver también

Referencias

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