stringtranslate.com

EF-Tu

EF-Tu ( factor de elongación termo inestable ) es un factor de elongación procariota responsable de catalizar la unión de un aminoacil-ARNt (aa-ARNt) al ribosoma . Es una proteína G y facilita la selección y unión de un ARNt aa al sitio A del ribosoma. Como reflejo de su papel crucial en la traducción , EF-Tu es una de las proteínas más abundantes y altamente conservadas en procariotas. [2] [3] [4] Se encuentra en las mitocondrias eucariotas como TUFM . [5]

Como familia de factores de elongación, EF-Tu también incluye su homólogo eucariótico y arqueal, la subunidad alfa de eEF-1 (EF-1A).

Fondo

Los factores de elongación son parte del mecanismo que sintetiza nuevas proteínas mediante la traducción en el ribosoma. Los ARN de transferencia (ARNt) transportan los aminoácidos individuales que se integran en una secuencia de proteínas y tienen un anticodón para el aminoácido específico del que están cargados. El ARN mensajero (ARNm) transporta la información genética que codifica la estructura primaria de una proteína y contiene codones que codifican cada aminoácido. El ribosoma crea la cadena proteica siguiendo el código del ARNm e integrando el aminoácido de un aminoacil-ARNt (también conocido como ARNt cargado) en la cadena polipeptídica en crecimiento . [6] [7]

Hay tres sitios en el ribosoma para la unión del ARNt. Estos son el sitio aminoacilo/aceptor (abreviado A), el sitio peptidilo (abreviado P) y el sitio de salida (abreviado E). El sitio P mantiene el ARNt conectado a la cadena polipeptídica que se está sintetizando, y el sitio A es el sitio de unión para un ARNt cargado con un anticodón complementario al codón del ARNm asociado con el sitio. Después de la unión de un ARNt cargado al sitio A, se forma un enlace peptídico entre la cadena polipeptídica en crecimiento en el ARNt del sitio P y el aminoácido del ARNt del sitio A, y el polipéptido completo se transfiere desde el sitio P. ARNt al ARNt del sitio A. Luego, en un proceso catalizado por el factor de elongación procariótico EF-G (históricamente conocido como translocasa), se produce la translocación coordinada de los ARNt y el ARNm, desplazándose el ARNt del sitio P al sitio E, donde se disocia del ribosoma. , y el ARNt del sitio A se mueve para ocupar su lugar en el sitio P. [6] [7]

Funciones biológicas

El papel cíclico de EF-Tu en la traducción. Las estructuras son de PDB 1EFT, 1TUI y 1TTT.

Síntesis de proteínas

EF-Tu participa en el proceso de elongación de polipéptidos de la síntesis de proteínas. En procariotas, la función principal de EF-Tu es transportar el ARNt aa correcto al sitio A del ribosoma. Como proteína G, utiliza GTP para facilitar su función. Fuera del ribosoma, EF-Tu forma complejo con GTP (EF-Tu • GTP) con aa-tRNA para formar un complejo ternario estable EF-Tu • GTP • aa-tRNA . [8] EF-Tu • GTP se une a todos los ARNt-aa cargados correctamente con una afinidad aproximadamente idéntica, excepto aquellos cargados con residuos de iniciación y selenocisteína . [9] [10] Esto se puede lograr porque, aunque diferentes residuos de aminoácidos tienen diferentes propiedades de cadena lateral , los ARNt asociados con esos residuos tienen diferentes estructuras para compensar las diferencias en las afinidades de unión a la cadena lateral. [11] [12]

La unión de un aa-tRNA a EF-Tu • GTP permite que el complejo ternario se transloque al sitio A de un ribosoma activo, en el que el anticodón del tRNA se une al codón del mRNA. Si el anticodón correcto se une al codón del ARNm, el ribosoma cambia de configuración y altera la geometría del dominio GTPasa de EF-Tu, lo que resulta en la hidrólisis del GTP asociado con EF-Tu a GDP y Pi . Como tal, el ribosoma funciona como una proteína activadora de GTPasa (GAP) para EF-Tu. Tras la hidrólisis de GTP, la conformación de EF-Tu cambia drásticamente y se disocia del complejo aa-tRNA y ribosoma. [4] [13] Luego, el ARNt aa ingresa completamente al sitio A, donde su aminoácido se acerca al polipéptido del sitio P y el ribosoma cataliza la transferencia covalente del polipéptido al aminoácido. [10]

En el citoplasma, el factor de elongación procariótico EF-Ts actúa sobre el EF-Tu • GDP desactivado , lo que hace que EF-Tu libere su GDP ligado. Tras la disociación de EF-T, EF-Tu puede formar complejos con un GTP debido a la concentración de GTP de 5 a 10 veces mayor que la de GDP en el citoplasma , lo que resulta en EF-Tu • GTP reactivado, que luego puede asociarse con otro aa-tRNA. [8] [13]

Mantener la precisión de la traducción

EF-Tu contribuye a la precisión de la traducción de tres maneras. En la traducción, un problema fundamental es que los anticodones casi afines tienen una afinidad de unión a un codón similar a la de los anticodones afines, de modo que la unión anticodón-codón en el ribosoma por sí sola no es suficiente para mantener una alta fidelidad traduccional. Esto se soluciona cuando el ribosoma no activa la actividad GTPasa de EF-Tu si el ARNt en el sitio A del ribosoma no coincide con el codón del ARNm, lo que aumenta preferentemente la probabilidad de que el ARNt incorrecto abandone el ribosoma. [14] Además, independientemente de la coincidencia del ARNt, EF-Tu también induce un retraso después de liberarse del ARNt-aa, antes de que el ARNt-aa entre completamente en el sitio A (un proceso llamado acomodación). Este período de retraso es una segunda oportunidad para que los ARNtaa cargados incorrectamente salgan del sitio A antes de que el aminoácido incorrecto se agregue irreversiblemente a la cadena polipeptídica. [15] [16] Un tercer mecanismo es la función menos comprendida de EF-Tu de verificar crudamente las asociaciones de aa-tRNA y rechazar complejos donde el aminoácido no está unido al tRNA correcto que lo codifica. [11]

Otras funciones

EF-Tu se ha encontrado en grandes cantidades en el citoesqueleto de las bacterias, colocalizándose debajo de la membrana celular con MreB , un elemento citoesquelético que mantiene la forma celular. [17] [18] Se ha demostrado que los defectos en EF-Tu dan como resultado defectos en la morfología bacteriana. [19] Además, EF-Tu ha mostrado algunas características similares a las de una chaperona , y algunas pruebas experimentales sugieren que promueve el replegamiento de varias proteínas desnaturalizadas in vitro . [20] [21]

Estructura

EF-Tu unido a GDP (amarillo) y GDPNP (rojo), una molécula similar al GTP. El dominio GTPasa (dominio I) de EF-Tu se representa en azul oscuro, mientras que los dominios de unión a oligonucleótidos II y III se representan en azul claro. Las estructuras provienen de los BPD 1EFT y 1TUI, para EF-Tu vinculados al PIB y al PIBNP, respectivamente.

EF-Tu es una proteína monomérica con un peso molecular de alrededor de 43 kDa en Escherichia coli . [22] [23] [24] La proteína consta de tres dominios estructurales : un dominio de unión a GTP y dos dominios de unión a oligonucleótidos , a menudo denominados dominio 2 y dominio 3. El dominio N-terminal I de EF-Tu es el dominio de unión a GTP. Consta de un núcleo de seis cadenas beta flanqueado por seis hélices alfa . [8] Los dominios II y III de EF-Tu, los dominios de unión a oligonucleótidos, adoptan estructuras de barril beta . [25] [26]

El dominio I de unión a GTP sufre un cambio conformacional dramático tras la hidrólisis de GTP a GDP, lo que permite que EF-Tu se disocia del aa-tRNA y abandone el ribosoma. [27] La ​​reactivación de EF-Tu se logra mediante la unión de GTP en el citoplasma, lo que conduce a un cambio conformacional significativo que reactiva el sitio de unión de ARNt de EF-Tu. En particular, la unión de GTP a EF-Tu da como resultado una rotación de ~90° del dominio I con respecto a los dominios II y III, exponiendo los residuos del sitio activo de unión al ARNt. [28]

El dominio 2 adopta una estructura de barril beta y participa en la unión al ARNt cargado. [29] Este dominio está relacionado estructuralmente con el dominio C-terminal de EF2 , con el que muestra una similitud de secuencia débil. Este dominio también se encuentra en otras proteínas , como el factor de iniciación de la traducción IF-2 y las proteínas resistentes a la tetraciclina . El dominio 3 representa el dominio C-terminal , que adopta una estructura de barril beta y participa en la unión tanto al ARNt cargado como a EF1B (o EF-T). [30]

Evolución

El dominio de unión a GTP se conserva tanto en EF-1alfa/EF-Tu como también en EF-2 / EF-G y, por lo tanto, parece típico de las proteínas dependientes de GTP que se unen a los ARNt no iniciadores al ribosoma . La familia de factores de traducción de unión a GTP también incluye las subunidades de unión a GTP del factor de liberación de cadena peptídica eucariota [31] y el factor 3 de liberación de cadena peptídica procariótica (RF-3); [32] la proteína lepA de unión a GTP procariótica y su homólogo en levadura (GUF1) y Caenorhabditis elegans (ZK1236.1); levadura HBS1; [33] rata Eef1a1 (anteriormente "estatina S1"); [34] y el factor de alargamiento específico de selenocisteína procariota selB. [35]

Relevancia de la enfermedad

Junto con el ribosoma, EF-Tu es uno de los objetivos más importantes para la inhibición de la traducción mediada por antibióticos . [8] Los antibióticos dirigidos a EF-Tu se pueden clasificar en uno de dos grupos, según el mecanismo de acción, y en una de cuatro familias estructurales. El primer grupo incluye los antibióticos pulvomicina y GE2270A e inhibe la formación del complejo ternario. [36] El segundo grupo incluye los antibióticos kirromicina y enaciloxina, y previene la liberación de EF-Tu del ribosoma después de la hidrólisis de GTP. [37] [38] [39]

Ver también

Referencias

  1. ^ Molécula PDB del mes EF-Tu
  2. ^ Weijland A, Harmark K, Cool RH, Anborgh PH, Parmeggiani A (marzo de 1992). "Factor de elongación Tu: un interruptor molecular en la biosíntesis de proteínas". Microbiología Molecular . 6 (6): 683–8. doi : 10.1111/j.1365-2958.1992.tb01516.x . PMID  1573997.
  3. ^ "TIGR00485: EF-Tu". Centro Nacional de Información Biotecnológica . 3 de marzo de 2017.
  4. ^ ab Yamamoto H, Qin Y, Achenbach J, Li C, Kijek J, Spahn CM, Nierhaus KH (febrero de 2014). "EF-G y EF4: translocación y retrotranslocación en el ribosoma bacteriano". Reseñas de la naturaleza. Microbiología . 12 (2): 89-100. doi :10.1038/nrmicro3176. PMID  24362468. S2CID  27196901.
  5. ^ Ling M, Merante F, Chen HS, Duff C, Duncan AM, Robinson BH (noviembre de 1997). "El gen del factor de alargamiento mitocondrial humano tu (EF-Tu): secuencia de ADNc, localización genómica, estructura genómica e identificación de un pseudogén". Gen.​ 197 (1–2): 325–36. doi :10.1016/S0378-1119(97)00279-5. PMID  9332382.
  6. ^ ab Laursen BS, Sørensen HP, Mortensen KK, Sperling-Petersen HU (marzo de 2005). "Inicio de la síntesis de proteínas en bacterias". Reseñas de Microbiología y Biología Molecular . 69 (1): 101–23. doi :10.1128/MMBR.69.1.101-123.2005. PMC 1082788 . PMID  15755955. 
  7. ^ ab Ramakrishnan V (febrero de 2002). "Estructura de los ribosomas y mecanismo de traducción". Celúla . 108 (4): 557–72. doi : 10.1016/s0092-8674(02)00619-0 . PMID  11909526. S2CID  2078757.
  8. ^ abcd Krab IM, Parmeggiani A (1 de enero de 2002). Mecanismos de EF-Tu, una GTPasa pionera . vol. 71, págs. 513–51. doi :10.1016/S0079-6603(02)71050-7. ISBN 9780125400718. PMID  12102560. {{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )
  9. ^ "Factor de alargamiento de traducción EFTu/EF1A, bacteriano/orgánulo (IPR004541)". InterPro .
  10. ^ ab Diwan, Joyce (2008). "Traducción: Síntesis de proteínas". Instituto Politécnico Rensselaer . Archivado desde el original el 30 de junio de 2017 . Consultado el 9 de marzo de 2017 .
  11. ^ ab LaRiviere FJ, Wolfson AD, Uhlenbeck OC (octubre de 2001). "Unión uniforme de aminoacil-ARNt al factor de elongación Tu mediante compensación termodinámica". Ciencia . 294 (5540): 165–8. Código bibliográfico : 2001 Ciencia... 294..165L. doi : 10.1126/ciencia.1064242. PMID  11588263. S2CID  26192336.
  12. ^ Louie A, Ribeiro NS, Reid BR, Jurnak F (abril de 1984). "Afinidades relativas de todos los aminoacil-ARNt de Escherichia coli por el factor de elongación Tu-GTP". La Revista de Química Biológica . 259 (8): 5010–6. doi : 10.1016/S0021-9258(17)42947-4 . PMID  6370998.
  13. ^ ab Clark BF, Nyborg J (febrero de 1997). "El complejo ternario de EF-Tu y su papel en la biosíntesis de proteínas". Opinión actual en biología estructural . 7 (1): 110–6. doi :10.1016/s0959-440x(97)80014-0. PMID  9032056.
  14. ^ Nilsson J, Nissen P (junio de 2005). "Factores de elongación del ribosoma". Opinión actual en biología estructural . 15 (3): 349–54. doi :10.1016/j.sbi.2005.05.004. PMID  15922593.
  15. ^ Whitford PC, Geggier P, Altman RB, Blanchard SC, Onuchic JN, Sanbonmatsu KY (junio de 2010). "La acomodación del aminoacil-ARNt en el ribosoma implica excursiones reversibles a lo largo de múltiples vías". ARN . 16 (6): 1196–204. doi :10.1261/rna.2035410. PMC 2874171 . PMID  20427512. 
  16. ^ Noel JK, Whitford PC (octubre de 2016). "Cómo EF-Tu puede contribuir a la revisión eficiente del aa-tRNA por parte del ribosoma". Comunicaciones de la naturaleza . 7 : 13314. Código Bib : 2016NatCo...713314N. doi : 10.1038/ncomms13314. PMC 5095583 . PMID  27796304. 
  17. ^ Defeu Soufo HJ, Reimold C, Linne U, Knust T, Gescher J, Graumann PL (febrero de 2010). "El factor de alargamiento de la traducción bacteriana EF-Tu interactúa y se colocaliza con la proteína MreB similar a la actina". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 107 (7): 3163–8. Código Bib : 2010PNAS..107.3163D. doi : 10.1073/pnas.0911979107 . PMC 2840354 . PMID  20133608. 
  18. ^ Mayer F (1 de enero de 2003). "Citoesqueletos en procariotas". Biología Celular Internacional . 27 (5): 429–38. doi :10.1016/s1065-6995(03)00035-0. PMID  12758091. S2CID  40897586.
  19. ^ Mayer F (1 de enero de 2006). "Elementos citoesqueléticos en las bacterias Mycoplasma pneumoniae, Thermoanaerobacterium sp. Y Escherichia coli revelados por microscopía electrónica". Revista de Microbiología Molecular y Biotecnología . 11 (3–5): 228–43. doi :10.1159/000094057. PMID  16983198. S2CID  23701662.
  20. ^ Richarme G (noviembre de 1998). "Actividad proteína-disulfuro isomerasa del factor de elongación EF-Tu". Comunicaciones de investigación bioquímica y biofísica . 252 (1): 156–61. doi :10.1006/bbrc.1998.9591. PMID  9813162.
  21. ^ Kudlicki W, Coffman A, Kramer G, Hardesty B (diciembre de 1997). "Renaturalización de rodanasa por factor de alargamiento traslacional (EF) Tu. Replegamiento de proteínas por flexión EF-Tu". La Revista de Química Biológica . 272 (51): 32206–10. doi : 10.1074/jbc.272.51.32206 . PMID  9405422.
  22. ^ Caldas TD, El Yaagoubi A, Kohiyama M, Richarme G (octubre de 1998). "Purificación de factores de elongación EF-Tu y EF-G de Escherichia coli mediante cromatografía covalente en tiol-sefarosa". Expresión y purificación de proteínas . 14 (1): 65–70. doi :10.1006/prep.1998.0922. PMID  9758752.
  23. ^ Wiborg O, Andersen C, Knudsen CR, Clark BF, Nyborg J (agosto de 1996). "Mapeo de los residuos Tu del factor de elongación de Escherichia coli implicados en la unión del aminoacil-ARNt". La Revista de Química Biológica . 271 (34): 20406–11. doi : 10.1074/jbc.271.34.20406 . PMID  8702777.
  24. ^ Wurmbach P, Nierhaus KH (1 de enero de 1979). "Aislamiento de los factores de alargamiento de la síntesis de proteínas EF-Tu, EF-Ts y EF-G de Escherichia coli". Ácidos nucleicos y síntesis de proteínas Parte H. Métodos en enzimología. vol. 60, págs. 593–606. doi :10.1016/s0076-6879(79)60056-3. ISBN 9780121819606. PMID  379535.
  25. ^ Wang Y, Jiang Y, Meyering-Voss M, Sprinzl M, Sigler PB (agosto de 1997). "Estructura cristalina del complejo EF-Tu.EF-Ts de Thermus thermophilus". Biología estructural de la naturaleza . 4 (8): 650–6. doi :10.1038/nsb0897-650. PMID  9253415. S2CID  10644042.
  26. ^ Nissen P, Kjeldgaard M, Thirup S, Polekhina G, Reshetnikova L, Clark BF, Nyborg J (diciembre de 1995). "Estructura cristalina del complejo ternario de Phe-tRNAPhe, EF-Tu y un análogo de GTP". Ciencia . 270 (5241): 1464–72. doi : 10.1126/ciencia.270.5241.1464. PMID  7491491. S2CID  24817616.
  27. ^ Möller W, Schipper A, Amons R (septiembre de 1987). "Una secuencia de aminoácidos conservada alrededor de Arg-68 del factor de elongación 1 alfa de Artemia está implicada en la unión de nucleótidos de guanina y ARN de transferencia de aminoacilo". Bioquimia . 69 (9): 983–9. doi :10.1016/0300-9084(87)90232-x. PMID  3126836.
  28. ^ Kjeldgaard M, Nissen P, Thirup S, Nyborg J (septiembre de 1993). "La estructura cristalina del factor de elongación EF-Tu de Thermus acuáticos en la conformación GTP". Estructura . 1 (1): 35–50. doi : 10.1016/0969-2126(93)90007-4 . PMID  8069622.
  29. ^ Nissen P, Kjeldgaard M, Thirup S, Polekhina G, Reshetnikova L, Clark BF, Nyborg J (diciembre de 1995). "Estructura cristalina del complejo ternario de Phe-tRNAPhe, EF-Tu y un análogo de GTP". Ciencia . 270 (5241): 1464–72. doi : 10.1126/ciencia.270.5241.1464. PMID  7491491. S2CID  24817616.
  30. ^ Wang Y, Jiang Y, Meyering-Voss M, Sprinzl M, Sigler PB (agosto de 1997). "Estructura cristalina del complejo EF-Tu.EF-Ts de Thermus thermophilus". Nat. Estructura. Biol . 4 (8): 650–6. doi :10.1038/nsb0897-650. PMID  9253415. S2CID  10644042.
  31. ^ Stansfield I, Jones KM, Kushnirov VV, Dagkesamanskaya AR, Poznyakovski AI, Paushkin SV, Nierras CR, Cox BS, Ter-Avanesyan MD, Tuite MF (septiembre de 1995). "Los productos de los genes SUP45 (eRF1) y SUP35 interactúan para mediar la terminación de la traducción en Saccharomyces cerevisiae". EMBO J. 14 (17): 4365–73. doi :10.1002/j.1460-2075.1995.tb00111.x. PMC 394521 . PMID  7556078. 
  32. ^ Grentzmann G, Brechemier-Baey D, Heurgué-Hamard V, Buckingham RH (mayo de 1995). "Función del factor de liberación de cadena polipeptídica RF-3 en Escherichia coli. La acción de RF-3 en la terminación se produce predominantemente en señales de parada que contienen UGA". J. Biol. química . 270 (18): 10595–600. doi : 10.1074/jbc.270.18.10595 . PMID  7737996.
  33. ^ Nelson RJ, Ziegelhoffer T, Nicolet C, Werner-Washburne M, Craig EA (octubre de 1992). "La maquinaria de traducción y la proteína de choque térmico de 70 kd cooperan en la síntesis de proteínas". Celúla . 71 (1): 97-105. doi :10.1016/0092-8674(92)90269-I. PMID  1394434. S2CID  7417370.
  34. ^ Ann DK, Moutsatsos IK, Nakamura T, Lin HH, Mao PL, Lee MJ, Chin S, Liem RK, Wang E (junio de 1991). "Aislamiento y caracterización del gen cromosómico de rata para un polipéptido (pS1) relacionado antigénicamente con la estatina". J. Biol. química . 266 (16): 10429–37. doi : 10.1016/S0021-9258(18)99243-4 . PMID  1709933.
  35. ^ Forchhammer K, Leinfelder W, Bock A (noviembre de 1989). "Identificación de un nuevo factor de traducción necesario para la incorporación de selenocisteína a la proteína". Naturaleza . 342 (6248): 453–6. Código Bib :1989Natur.342..453F. doi :10.1038/342453a0. PMID  2531290. S2CID  4251625.
  36. ^ Selva E, Beretta G, Montanini N, Saddler GS, Gastaldo L, Ferrari P, Lorenzetti R, Landini P, Ripamonti F, Goldstein BP (julio de 1991). "Antibiótico GE2270 a: un nuevo inhibidor de la síntesis de proteínas bacterianas. I. Aislamiento y caracterización". La revista de antibióticos . 44 (7): 693–701. doi : 10.7164/antibióticos.44.693 . PMID  1908853.
  37. ^ Hogg T, Mesters JR, Hilgenfeld R (febrero de 2002). "Mecanismos inhibidores de los antibióticos dirigidos al factor de elongación Tu". Ciencia actual de proteínas y péptidos . 3 (1): 121–31. doi :10.2174/1389203023380855. PMID  12370016.
  38. ^ Andersen GR, Nissen P, Nyborg J (agosto de 2003). "Factores de elongación en la biosíntesis de proteínas". Tendencias en Ciencias Bioquímicas . 28 (8): 434–41. doi :10.1016/S0968-0004(03)00162-2. PMID  12932732.
  39. ^ Parmeggiani A, Nissen P (agosto de 2006). "Antibióticos dirigidos al factor de elongación Tu: cuatro estructuras diferentes, dos mecanismos de acción". Cartas FEBS . 580 (19): 4576–81. doi : 10.1016/j.febslet.2006.07.039 . PMID  16876786. S2CID  20811259.

enlaces externos

Este artículo incorpora texto del dominio público Pfam e InterPro :
  • IPR000795
  • IPR004161
  • IPR004160