ЭФ-Г
| Белкосинтезирующая ГТФаза | |||
|---|---|---|---|
 | |||
| Идентификаторы | |||
| Номер ЕС. | 3.6.5.3 | ||
| Альт. имена | Коэффициент удлинения G, EF-G | ||
| Базы данных | |||
| ИнтЭнк | вид IntEnz | ||
| БРЕНДА | БРЕНДА запись | ||
| Экспаси | Просмотр NiceZyme | ||
| КЕГГ | КЕГГ запись | ||
| МетаЦик | метаболический путь | ||
| ПРЯМОЙ | профиль | ||
| PDB Структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||
| |||
| Фактор элонгации трансляции EFG/EF2 | |
|---|---|
| Идентификаторы | |
| Символ | Transl_elong_EFG/EF2 |
| ИнтерПро | ИПР004540 |
| СКОП2 | 1n0u / SCOPe / СУПФАМ |
| EFG/EF2, домен IV | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | EFG_IV | ||
| Пфам | PF03764 | ||
| Пфам Клан | CL0329 | ||
| УМНЫЙ | SM00889 | ||
| CDD | cd01434 | ||
| |||
EF-G ( фактор элонгации G , исторически известный как транслоказа ) представляет собой прокариотический фактор элонгации, участвующий в трансляции мРНК . Как ГТФаза , EF-G катализирует движение (транслокацию) транспортной РНК (тРНК) и информационной РНК (мРНК) через рибосому . [1]
Структура
[ редактировать ]Кодируется геном fusA оперона str . [2] EF-G состоит из 704 аминокислот, которые образуют 5 доменов , помеченных от домена I до домена V. Домен I можно называть G-доменом или доменом I(G), поскольку он связывается с гуанозинтрифосфатом и гидролизует его ( ГТП). Домен I также помогает EF-G связываться с рибосомой и содержит N-конец полипептидной цепи . [3] [4] Домен IV важен для транслокации, поскольку он претерпевает значительные конформационные изменения и входит в сайт A на 30S субъединице рибосомы , выталкивая молекулы мРНК и тРНК из сайта A в сайт P. [5]
Пять доменов также можно разделить на два супердомена. Супердомен I состоит из доменов I и II, а супердомен II состоит из доменов III–IV. Во время транслокации супердомен I останется относительно неизменным, поскольку он отвечает за прочное связывание с рибосомой. Однако супердомен II претерпит большое вращательное движение из претранслокационного (PRE) состояния в посттранслокационное (POST) состояние. Супердомен I аналогичен соответствующим разделам EF-Tu . [6] [7] [8] Супердомен II в состоянии POST имитирует молекулу тРНК EF-Tu ·GTP·aa-тРНК тройного комплекса . [9]
EF-G на рибосоме
[ редактировать ]Привязка к L7/L12
[ редактировать ]L7/L12 представляет собой всего лишь многокопийный белок большой рибосомальной субъединицы бактериальной рибосомы, который связывается с определенными GTPases, такими как фактор инициации 2 , фактор элонгации-Tu , фактор высвобождения 3 и EF-G. [10] В частности, С-конец L7/L12 будет связываться с EF-G и необходим для гидролиза GTP. [4]
Взаимодействие с Ассоциированным центром ГТФазы
[ редактировать ]Ассоциированный центр ГТФазы (GAC) представляет собой область большой субъединицы рибосомы, которая состоит из двух меньших областей 23S рибосомальной РНК, называемых стеблем L11 и сарцин-рициновой петлей (SRL). [11] Будучи высококонсервативной петлей рРНК в эволюции, SRL играет решающую роль в связывании ГТФаз с рибосомой, но не является существенной для гидролиза ГТФ. Есть некоторые доказательства того, что фосфатный кислород в остатке A2662 SRL может способствовать гидролизу GTP. [12]
Функция удлинения белка
[ редактировать ]EF-G катализирует транслокацию тРНК и мРНК вниз по рибосоме в конце каждого раунда элонгации полипептида. [1] В этом процессе пептидилтрансферазный центр (ПТЦ) катализирует образование пептидной связи между аминокислотами, перемещая полипептидную цепь от тРНК P-сайта к тРНК A-сайта. Субъединицам рибосом 50S и 30S теперь разрешено вращаться относительно друг друга примерно на 7°. [13] [14] Вращение субъединицы сопровождается перемещением 3'-концов обеих молекул тРНК на большой субъединице из сайтов А и Р в сайты Р и Е соответственно, при этом антикодоновые петли остаются несмещенными. Этот повернутый рибосомальный промежуточный продукт, в котором первая тРНК занимает гибридное положение A/P, а вторая тРНК занимает гибридное положение P/E, является субстратом для EF-G-GTP. [1] [13]
Как ГТФаза , EF-G связывается с повернутой рибосомой рядом с сайтом А в ее ГТФ-связанном состоянии и гидролизует ГТФ, высвобождая GDP и неорганический фосфат:
Гидролиз GTP допускает большие конформационные изменения в EF-G, заставляя A/P-тРНК полностью занимать P-сайт, P/E-тРНК полностью занимать E-сайт (и выходить из рибосомного комплекса), а мРНК сместить три нуклеотида вниз относительно рибосомы. Связанная с ВВП молекула EF-G затем диссоциирует от комплекса, оставляя еще один свободный А-сайт, где цикл элонгации может начаться снова. [1] [15]
Функция терминации белка
[ редактировать ]Элонгация белка продолжается до тех пор, пока стоп-кодон на мРНК не появится класса I . Фактор высвобождения (RF1 или RF2) связывается со стоп-кодоном, который вызывает гидролиз связи тРНК-пептид в P-сайте, позволяя новообразованному белку выйти из рибосомы. Образующийся пептид продолжает сворачиваться и покидает рибосому 70S, мРНК, деацилированную тРНК (сайт P) и фактор высвобождения класса I (сайт A). [16] [17]
В зависимости от GTP последующая рециркуляция катализируется фактором высвобождения класса II, называемым RF3/prfC, фактором рециркуляции рибосом (RRF), фактором инициации 3 (IF3) и EF-G. Белок RF3 высвобождает фактор высвобождения класса I, чтобы он мог занять сайт рибосомы А. EF-G гидролизует GTP и претерпевает большие конформационные изменения, продвигая RF3 вниз по рибосоме, что происходит одновременно с диссоциацией тРНК и способствует вращению субъединиц рибосомы. Это движение активно расщепляет мостик B2a/B2b, который соединяет субъединицы 30S и 50S, так что рибосома может расщепиться. [16] Затем IF3 изолирует субъединицу 30S, чтобы предотвратить повторную ассоциацию большой и малой субъединиц. [18]
Клиническое значение
[ редактировать ]EF-G в патогенных бактериях можно ингибировать антибиотиками , которые предотвращают связывание EF-G с рибосомой. [19] проведение транслокации [20] или диссоциируя от рибосомы. [21]
Например, антибиотик тиострептон предотвращает стабильное связывание EF-G с рибосомой. [19] в то время как антибиотики дитиромицин и GE82832 ингибируют активность EF-G, предотвращая транслокацию тРНК сайта А. Однако дитиромицин и GE82832 не влияют на связывание EF-G с рибосомой. [20]
антибиотик фузидовая кислота Известно, что ингибирует Staphylococcus aureus и другие бактерии путем связывания с EF-G после одного события транслокации на рибосоме, предотвращая диссоциацию EF-G. [21] [22] Однако у некоторых бактериальных штаммов развилась устойчивость к фузидовой кислоте из-за точечных мутаций в гене fusA , который предотвращает связывание фузидовой кислоты с EF-G. [23] [24]
Эволюция
[ редактировать ]EF-G имеет сложную эволюционную историю с многочисленными паралогичными версиями фактора, присутствующими у бактерий, что позволяет предположить субфункционализацию различных вариантов EF-G. [25]
Факторы элонгации существуют во всех трех сферах жизни и выполняют схожую функцию на рибосоме. Эукариотическими eEF2 и архейными гомологами EF-G являются и aEF2 соответственно. У бактерий (и некоторых архей) ген fusA , кодирующий EF-G, обнаруживается внутри консервативного гена str с последовательностью 5' - rpsL - rpsG - fusA - tufA - 3'. [2] Однако две другие основные формы EF-G существуют у некоторых видов Spirochaetota spd , Planctomycetota , и δ - Proteobacteria (которые с тех пор были разделены и переименованы в Bdellovibrionota , Myxococcota и Thermodesulfobacteriota ), которые образуют - группу бактерий имеют факторы элонгации spdEFG1 и spdEFG2. [25] [26]
Из spdEFG1 и spdEFG2 произошли факторы элонгации митохондрий mtEFG1 ( GFM1 ) и mtEFG2 ( GFM2 ) соответственно. [25] [26] Две роли EF-G в элонгации и терминации трансляции белка разделены между митохондриальными факторами элонгации: mtEFG1 отвечает за транслокацию, а mtEFG2 отвечает за терминацию и рибосомальный рециклинг с помощью митохондриального RRF .
См. также
[ редактировать ]- Прокариотические факторы элонгации
- ЭФ-Ц (коэффициент удлинения термостабильный)
- EF-Tu (коэффициент удлинения термонестабилен)
- EF-P (коэффициент удлинения P)
- eEF2 (фактор элонгации эукариот 2)
- Перевод белка
- ГТФаза
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д Сёдзи, С; Уокер, ЮВ; Фредрик, К. (2009). «Рибосомальная транслокация: на шаг ближе к молекулярному механизму» . ACS Chem Biol . 4 (2): 93–107. дои : 10.1021/cb8002946 . ПМК 3010847 . ПМИД 19173642 .
- ^ Перейти обратно: а б Пост, LE; Номура, М. (25 мая 1980 г.). «Последовательности ДНК оперона str Escherichia coli» . Журнал биологической химии . 255 (10): 4660–4666. дои : 10.1016/S0021-9258(19)85545-X . ISSN 0021-9258 . ПМИД 6989816 .
- ^ Лю, Кайсянь; Рефус, Джозеф Э.; Мэттсон, Эллиот; Кайзер, Кристиан М. (01 июля 2017 г.). «Рибосома дестабилизирует нативные и ненативные структуры в зарождающемся мультидоменном белке» . Белковая наука . 26 (7): 1439–1451. дои : 10.1002/pro.3189 . ISSN 1469-896X . ПМЦ 5477528 . ПМИД 28474852 .
- ^ Перейти обратно: а б Карлсон, Маркус А.; Хаддад, Басам Г.; Вейс, Аманда Дж.; Блэквуд, Колби С.; Шелтон, Кэтрин Д.; Вюрт, Мишель Э.; Уолтер, Джастин Д.; Шпигель, Пол Клинт (01 июня 2017 г.). «Рибосомальный белок L7/L12 необходим факторам трансляции ГТФазы EF-G, RF3 и IF2 для связывания в их состоянии GTP с 70S рибосомами» . Журнал ФЭБС . 284 (11): 1631–1643. дои : 10.1111/февраль 14067 . ISSN 1742-4658 . ПМЦ 5568246 . ПМИД 28342293 .
- ^ Салси, Энеа; Фара, Эли; Данн, Джиллиан; Ермоленко, Дмитрий Н. (2014). «После перемещения домена IV фактора элонгации G во время рибосомальной транслокации» . Труды Национальной академии наук . 111 (42): 15060–15065. Бибкод : 2014PNAS..11115060S . дои : 10.1073/pnas.1410873111 . ПМК 4210333 . ПМИД 25288752 .
- ^ Линь, Цзиньчжун; Ганьон, Матье Г.; Балкли, Дэвид; Стейтц, Томас А. (2015). «Конформационные изменения фактора элонгации G на рибосоме во время транслокации тРНК» . Клетка . 160 (1–2): 219–227. дои : 10.1016/j.cell.2014.11.049 . ПМЦ 4297320 . ПМИД 25594181 .
- ^ Ли, Вэнь; Трабуко, Леонардо Дж.; Шультен, Клаус; Франк, Иоахим (01 мая 2011 г.). «Молекулярная динамика EF-G при транслокации» . Белки: структура, функции и биоинформатика . 79 (5): 1478–1486. дои : 10.1002/прот.22976 . ISSN 1097-0134 . ПМК 3132869 . ПМИД 21365677 .
- ^ Чжан, Децзю; Чжан, Ивэй; Цао, Синьтао; Се, Цян, Нин; «Новое понимание ферментативной роли EF-G» . в рециркуляции рибосом» . Nucleic Acids Research . 43 (21): 10525–33. : 10.1093 /nar/gkv995 . PMC 4666400. . PMID 26432831 doi
- ^ Нюборг, Дж.; Ниссен, П.; Кьельдгаард, М.; Тируп, С.; Полехина Г.; Кларк, Б.Ф. (март 1996 г.). «Структура тройного комплекса EF-Tu: макромолекулярная мимикрия в трансляции». Тенденции биохимических наук . 21 (3): 81–82. дои : 10.1016/S0968-0004(96)30008-X . ISSN 0968-0004 . ПМИД 8882578 .
- ^ Мандава, CS; Пейскер, К.; Эдерт, Дж.; Кумар, Р.; Ге, Х.; Шафлярский, В.; Саньял, С. (18 ноября 2011 г.). «Бактериальной рибосоме требуется несколько димеров L12 для эффективной инициации и удлинения синтеза белка с участием IF2 и EF-G» . Исследования нуклеиновых кислот . 40 (5): 2054–2064. дои : 10.1093/nar/gkr1031 . ISSN 0305-1048 . ПМЦ 3299993 . ПМИД 22102582 .
- ^ Маклан, EJ (2012). Генетический и биохимический анализ ГТФаз-ассоциированного центра рибосомы. Калифорнийский университет в Санта-Крус . Идентификатор Мерритта: ark:/13030/m5js9t4d. Получено с https://escholarship.org/uc/item/7gh9v43h.
- ^ Ши, Синьин; Хаде, Прашант К.; Санбонмацу, Карисса Ю.; Джозеф, Симпсон (2012). «Функциональная роль сарцин-рициновой петли 23S рРНК в цикле элонгации синтеза белка» . Журнал молекулярной биологии . 419 (3–4): 125–138. дои : 10.1016/j.jmb.2012.03.016 . ПМЦ 3348345 . ПМИД 22459262 .
- ^ Перейти обратно: а б Чой, Джунхонг; Пуглиси, Джозеф Д. (2017). «Три тРНК на элонгации медленной трансляции рибосомы» . Труды Национальной академии наук . 114 (52): 13691–13696. дои : 10.1073/pnas.1719592115 . ПМЦ 5748233 . ПМИД 29229848 .
- ^ Го, З.; Ноллер, Х.Ф. (2012). «Вращение головки 30S субъединицы рибосомы во время транслокации мРНК» . Труды Национальной академии наук . 109 (50): 20391–20394. Бибкод : 2012PNAS..10920391G . дои : 10.1073/pnas.1218999109 . ПМЦ 3528506 . ПМИД 23188795 .
- ^ да Кунья, CE; Белардинелли, Р; Песке, Ф; Хольткамп, В; Винтермейер, В; Роднина, М.В. (2013). «Двойное использование гидролиза GTP фактором элонгации G на рибосоме» . Перевод . 1 (1): e24315. дои : 10.4161/trla.24315 . ПМЦ 4718068 . ПМИД 26824016 .
- ^ Перейти обратно: а б Дас, Дебасис; Саманта, Дибьенду; Бхаттачарья, Арпита; Басу, Арунима; Дас, Аниндита; Гош, Джайдип; Чакрабарти, Абхиджит; Гупта, Чанчал Дас (18 января 2017 г.). «Возможная роль полноразмерного белка в посттрансляционной рециркуляции рибосом» . ПЛОС Один . 12 (1): e0170333. Бибкод : 2017PLoSO..1270333D . дои : 10.1371/journal.pone.0170333 . ISSN 1932-6203 . ПМЦ 5242463 . ПМИД 28099529 .
- ^ Завьялов А.В., Гаврилюк В.В., Эренберг М. (2005). «Расщепление посттерминационной рибосомы на субъединицы согласованным действием RRF и EF-G» . Молекулярная клетка . 18 (6): 675–686. doi : 10.1016/j.molcel.2005.05.016 . ПМИД 15949442 .
- ^ Хирокава, Го; Нейман, Романа М.; Радж, В. Самуэль; Кадзи, Хидеко; Игараси, Казуэй; Кадзи, Акира (1 августа 2005 г.). «Роль фактора рециркуляции рибосом в диссоциации 70S рибосом на субъединицы» . РНК . 11 (8): 1317–1328. дои : 10.1261/rna.2520405 . ISSN 1355-8382 . ПМК 1370814 . ПМИД 16043510 .
- ^ Перейти обратно: а б Уолтер, Джастин Д.; Хантер, Маргарет; Кобб, Мелани; Трэгер, Джефф; Шпигель, П. Клинт (1 января 2012 г.). «Тиострептон ингибирует стабильное связывание 70S рибосом и рибосомозависимую активацию ГТФазы фактора элонгации G и фактора элонгации 4» . Исследования нуклеиновых кислот . 40 (1): 360–370. дои : 10.1093/nar/gkr623 . ISSN 0305-1048 . ПМК 3245911 . ПМИД 21908407 .
- ^ Перейти обратно: а б Балкли, Дэвид; Брэнди, Летиция; Поликанов Юрий С.; Фаббретти, Аттилио; О'Коннор, Майкл; Гуалерци, Клаудио О.; Стейтц, Томас А. (2014). «Антибиотики дитиромицин и GE82832 связывают белок S12 и блокируют транслокацию, катализируемую EF-G» . Отчеты по ячейкам . 6 (2): 357–365. дои : 10.1016/j.celrep.2013.12.024 . ПМЦ 5331365 . ПМИД 24412368 .
- ^ Перейти обратно: а б Белардинелли, Риккардо; Роднина Марина Владимировна (05.09.2017). «Влияние фузидовой кислоты на кинетику молекулярных движений во время EF-G-индуцированной транслокации на рибосоме» . Научные отчеты . 7 (1): 10536. Бибкод : 2017НацСР...710536Б . дои : 10.1038/s41598-017-10916-8 . ISSN 2045-2322 . ПМЦ 5585275 . ПМИД 28874811 .
- ^ Корипелла, Рави Киран; Чен, Ян; Пейскер, Кристин; Ко, Ча Сан; Зельмер, Мария; Саньял, Супарна (2012). «Механизм опосредованной фактором элонгации-G резистентности к фузидовой кислоте и компенсации физической формы у Staphylococcus aureus» . Журнал биологической химии . 287 (36): 30257–30267. дои : 10.1074/jbc.m112.378521 . ПМЦ 3436278 . ПМИД 22767604 .
- ^ Макванин М., Хьюз Д. (июнь 2005 г.). «Гиперчувствительность мутанта сальмонеллы, устойчивого к фузидовой кислоте, к различным классам антибиотиков» . Письма FEMS по микробиологии . 247 (2): 215–20. дои : 10.1016/j.femsle.2005.05.007 . ПМИД 15935566 .
- ^ Макванин М., Йохансон У., Эренберг М., Хьюз Д. (июль 2000 г.). «Устойчивый к фузидовой кислоте EF-G нарушает накопление ppGpp» . Молекулярная микробиология . 37 (1): 98–107. дои : 10.1046/j.1365-2958.2000.01967.x . ПМИД 10931308 . S2CID 10307058 .
- ^ Перейти обратно: а б с Г. К. Аткинсон; С.Л. Балдауф (2011). «Эволюция фактора элонгации G и происхождение митохондриальных и хлоропластных форм» . Молекулярная биология и эволюция . 28 (3): 1281–92. дои : 10.1093/molbev/msq316 . ПМИД 21097998 .
- ^ Перейти обратно: а б Маргус, Тыну; Ремм, Майдо; Тенсон, Танель (4 августа 2011 г.). «Вычислительное исследование дуплицированных генов фактора элонгации G (EFG): разная природа, лежащая в основе инноваций на одной и той же структурной схеме» . ПЛОС ОДИН . 6 (8): e22789. Бибкод : 2011PLoSO...622789M . дои : 10.1371/journal.pone.0022789 . ISSN 1932-6203 . ПМК 3150367 . ПМИД 21829651 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Карбоне, Кристин Э.; Лавленд, Анна Б.; Гампер, Ховард Б.; Хоу, Я-Мин; Демо, Габриэль; Коростелев, Андрей А. (декабрь 2021 г.). «Крио-ЭМ с временным разрешением визуализирует рибосомальную транслокацию с помощью EF-G и GTP» . Природные коммуникации . 12 (1): 7236. doi : 10.1038/s41467-021-27415-0 . ПМЦ 8668904 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Пептид + Элонгация + Фактор + G в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)