ЭФ-4
 | В этой статье отсутствует информация о мембранной ассоциации; рибосомальный биогенез; неудачное воспроизведение обратной транслокации (см. BioCyc). ( октябрь 2021 г. ) |
 | Эта статья включает список общих ссылок , но в ней отсутствуют достаточные соответствующие встроенные цитаты . ( Октябрь 2021 г. ) |
| Фактор удлинения 4 | |
|---|---|
| Идентификаторы | |
| Символ | ЭФ-4 |
| ИнтерПро | ИПР006297 |
| Хорошо аннотированные примеры см. в P60785 ( E. coli LepA) и Q8N442 (человеческий GUF1 ). | |
Фактор элонгации 4 ( EF-4 ) представляет собой фактор элонгации , который, как полагают, осуществляет обратную транслокацию на рибосоме во время трансляции РНК в белки . Почти повсеместно встречается у бактерий. [ 1 ] и в эукариотических эндосимбиотических органеллах, включая митохондрии и пластиды . [ 2 ] [ 3 ] EF-4 , отвечающий за корректуру во время синтеза белка , является недавним дополнением к номенклатуре факторов элонгации бактерий. [ 4 ]
До того, как EF-4 был признан фактором элонгации, он был известен как лидерная пептидаза А (LepA), поскольку это первый цистрон оперона, несущий бактериальную лидерную пептидазу . У эукариот его традиционно называют GUF1 (ГТФаза неизвестной функции 1). [ 5 ] Имеет предварительный номер EC 3.6.5.n1. [ 6 ]
Эволюционный фон
[ редактировать ]LepA имеет высококонсервативную последовательность. LepA Ортологи обнаружены у бактерий и почти у всех эукариот. Было показано, что консервация в LepA охватывает весь белок. Более конкретно, аминокислотная идентичность LepA среди бактериальных ортологов колеблется в пределах 55-68%. [ 4 ]
Наблюдались две формы LepA; одна форма LepA разветвляется с митохондриальными последовательностями LepA, а вторая форма разветвляется с цианобактериальными ортологами. Эти данные показывают, что LepA важен для бактерий, митохондрий и пластид . LepA отсутствует у архей . [ 4 ]
Структура
[ редактировать ]Известно, что ген, кодирующий LepA, является первым цистроном в составе оперона бицистрона . LepA представляет собой полипептид из 599 аминокислот с молекулярной массой 67 кДа. Аминокислотная последовательность LepA указывает на то, что это G-белок , состоящий из пяти известных доменов . Первые четыре домена тесно связаны с доменами I, II, III и V первичного фактора элонгации EF-G . Однако последний домен LepA уникален. Этот специфический домен расположен на С-конце белковой структуры. [ 7 ] Такое расположение LepA наблюдалось в митохондриях от дрожжевых клеток до клеток человека .
Функция
[ редактировать ]Предполагается, что LepA улучшает точность трансляции, распознавая рибосому с неправильно транслоцированной тРНК и, следовательно, индуцируя обратную транслокацию. Путем обратной транслокации уже посттранскрипционно модифицированной рибосомы фактор EF-G способен к вторичной транслокации. Обратная транслокация с помощью LepA происходит с той же скоростью, что и EF-G-зависимая транслокация. Как упоминалось выше, структура EF-G во многом аналогична структуре LepA; Таким образом, функция LepA аналогична функции EF-G. Однако в ходе нескольких исследований было показано, что домен IV EF-G занимает декодирующую последовательность сайта A после того, как тРНК были транслоцированы из сайтов A и P в сайты P и E. Таким образом, домен IV EF-G предотвращает обратное движение тРНК. Несмотря на структурное сходство между LepA и EF-G, у LepA отсутствует домен IV. Таким образом, LepA снижает активационный барьер между состояниями Pre и POST аналогично EF-G, но в то же время способен катализировать обратную транслокацию, а не каноническую транслокацию.
Активность
[ редактировать ]LepA проявляет несвязанную активность ГТФазы . Эта активность стимулируется рибосомой в той же степени, что и активность EF-G, который, как известно, обладает самой сильной рибосомозависимой ГТФазной активностью среди всех охарактеризованных G-белков, участвующих в трансляции. И наоборот, несвязанная активность ГТФазы возникает, когда стимуляция рибосомами расщепления ГТФ не зависит напрямую от синтеза белка. В присутствии GTP LepA действует каталитически. С другой стороны, в присутствии негидролизуемого GTP – GDPNP – действие LepA становится стехиометрическим, насыщая примерно одну молекулу на 70S рибосомы. Эти данные показывают, что расщепление GTP необходимо для диссоциации LepA от рибосомы, что свидетельствует о типичном G-белке. При низких концентрациях LepA (менее или равных 3 молекулам на 70S рибосому) LepA специфически распознает неправильно транслоцированные рибосомы, осуществляет их обратную транслокацию и, таким образом, дает EF-G второй шанс катализировать правильную реакцию транслокации. При высоких концентрациях (около 1 молекулы на 70S рибосому) LepA теряет свою специфичность и осуществляет обратную транслокацию каждой POST-рибосомы. Это переводит поступательный аппарат в нерепродуктивный режим. Это объясняет токсичность LepA при его обнаружении в клетке в высоких концентрациях. Следовательно, при низких концентрациях LepA значительно улучшает выход и активность синтезируемых белков; однако в высоких концентрациях LepA токсичен для клеток.
Кроме того, LepA влияет на образование пептидных связей . В ходе различных исследований, в которых функциональные производные рибосом смешивались с пуромицином (аналогом 3'-конца аа-тРНК), было установлено, что добавление LepA к посттранскрипционно модифицированной рибосоме предотвращает образование дипептидов, поскольку он ингибирует связывание аа-тРНК. тРНК в сайт А.
Экспериментальные данные
[ редактировать ]Были проведены различные эксперименты, выясняющие структуру и функцию LepA. Одно примечательное исследование называется «эксперимент по отпечатку пальцев»: этот эксперимент помог определить способность LepA к обратному перемещению. В этом случае праймер был удлинен путем обратной транскрипции вдоль мРНК, связанной с рибосомой. Праймеры из модифицированных цепей мРНК различных рибосом были удлинены с использованием LepA или без него. Затем был проведен анализ как с состояниями PRE, так и с POST, и исследования расщепления показали усиленное позиционное расщепление в состоянии POST , в отличие от состояния PRE. Поскольку состояние POST было в присутствии LepA (плюс GTP), было установлено, что сильный сигнал, характерный для состояния POST, был результатом LepA, который затем снизил сигнал до уровня состояния PRE. Такое исследование показало, что эта рибосома при связывании с комплексом LepA-GTP принимает конфигурацию состояния PRE.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Маргус, Тыну; Ремм, Майдо; Тенсон, Танель (декабрь 2007 г.). «Филогенетическое распределение трансляционных ГТФаз у бактерий» . БМК Геномика . 8 (1): 15. дои : 10.1186/1471-2164-8-15 . ПМК 1780047 . ПМИД 17214893 .
- ^ Янгман Э.М., Грин Р. (февраль 2007 г.). «Рибосомальная транслокация: LepA делает это наоборот» . Курс. Биол . 17 (4): Р136–9. дои : 10.1016/j.cub.2006.12.029 . ПМИД 17307049 .
- ^ Марч П.Е., Иноуе М. (ноябрь 1985 г.). «GTP-связывающий мембранный белок Escherichia coli с гомологией последовательностей фактору инициации 2 и факторам элонгации Tu и G» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 82 (22): 7500–4. Бибкод : 1985PNAS...82.7500M . дои : 10.1073/pnas.82.22.7500 . ПМК 390844 . ПМИД 2999765 .
- ^ Jump up to: а б с Цинь Ю., Полачек Н., Веспер О. и др. (ноябрь 2006 г.). «Высококонсервативный LepA представляет собой фактор элонгации рибосом, который осуществляет обратную транслокацию рибосомы» . Клетка . 127 (4): 721–33. дои : 10.1016/j.cell.2006.09.037 . ПМИД 17110332 .
- ^ Бауэршмитт, Хайке; Фюнес, Соледад; Херрман, Йоханнес (июнь 2008 г.). «Мембраносвязанная ГТФаза Guf1 способствует синтезу митохондриального белка в субоптимальных условиях*» . Журнал биологической химии . 234 (25): 17139–17146. дои : 10.1074/jbc.M710037200 . ПМИД 18442968 .
- ^ «Запись ФЕРМЕНТА: EC 3.6.5.n1» . Проверено 21 октября 2021 г.
- ^ Эванс Р.Н., Блаха Дж., Бейли С., Стейц Т.А. (март 2008 г.). «Структура LepA, задней рибосомальной транслоказы» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 105 (12): 4673–8. Бибкод : 2008PNAS..105.4673E . дои : 10.1073/pnas.0801308105 . ПМК 2290774 . ПМИД 18362332 .
- Исследование биологической функции высококонсервативной ГТФазы LepA . Кандидатская диссертация.