Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
ГТФаза, синтезирующая белок
EF-G Post State PDB 4V5F.jpg
Идентификаторы
Номер ЕС3.6.5.3
Альт. именаФактор удлинения G, EF-G
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
БРЕНДАBRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
Структуры PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Поиск
ЧВКстатьи
PubMedстатьи
NCBIбелки
Коэффициент продольного удлинения EFG / EF2
Идентификаторы
СимволTransl_elong_EFG / EF2
ИнтерПроIPR004540
SCOP21n0u / SCOPe / SUPFAM
EFG / EF2, домен IV
Идентификаторы
СимволEFG_IV
PfamPF03764
Клан пфамCL0329
УМНАЯSM00889
CDDcd01434
Доступные белковые структуры:
Pfam  структуры / ECOD  
PDBRCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsumрезюме структуры

EF-G ( фактор элонгации G , исторически известный как транслоказа ) представляет собой прокариотический фактор элонгации, участвующий в трансляции белка . Как GTPase , EF-G катализирует движение (транслокацию) транспортной РНК (тРНК) и информационной РНК (мРНК) через рибосому . [1]

Структура [ править ]

Кодируемый геном fusA в опероне str [2] EF-G состоит из 704 аминокислот, которые образуют 5 доменов , обозначенных от домена I до домена V. Домен I может называться G-доменом или доменом I. (G), поскольку он связывается и гидролизует гуанозинтрифосфат (GTP). Домен I также помогает EF-G связываться с рибосомой и содержит N-конец полипептидной цепи. [3] [4] Домен IV важен для транслокации, так как он претерпевает значительные конформационные изменения и входит в сайт A на 30S рибосомной субъединице , выталкивая молекулы мРНК и тРНК с сайта A на 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 остается относительно неизменным, поскольку он отвечает за прочное связывание с рибосомой. Однако супердомен II будет подвергаться большому вращательному движению из пре-транслокационного (PRE) состояния в пост-транслокационное (POST) состояние. Супердомен I аналогичен соответствующим разделам EF-Tu . [6] [7] [8] Супердомен II в состоянии POST имитирует молекулу тРНК тройного комплекса EF-Tu • GTP • aa-тРНК . [9]

Кристаллическая структура EF-G в состоянии POST с помеченными доменами I - V. Идентификатор PDB: 4V5F

EF-G на рибосоме [ править ]

Привязка к L7 / L12 [ править ]

L7 / L12 - это всего лишь многокопийный белок на большой рибосомной субъединице бактериальной рибосомы, который связывается с определенными GTPases, такими как фактор инициации 2 , фактор элонгации Tu , фактор высвобождения 3 и EF-G. [10] В частности, C-конец L7 / L12 будет связываться с EF-G и необходим для гидролиза GTP. [4]

Взаимодействие с Центром, связанным с GTPase [ править ]

Центр, связанный с GTPase (GAC), представляет собой область большой субъединицы рибосомы, которая состоит из двух меньших областей 23S рибосомной РНК, называемых ножкой L11 и петлей сарцин-рицина (SRL). [11] Являясь высококонсервативной петлей рРНК в процессе эволюции, SRL имеет решающее значение для помощи GTPases в связывании с рибосомой, но не важен для гидролиза GTP. Есть некоторые свидетельства, подтверждающие, что фосфатный кислород в остатке A2662 SRL может помочь гидролизу GTP. [12]

Анимация рибосомы 70S с тРНК сайта P (оранжевый), тРНК сайта E (зеленый), мРНК (желтый) и фактора элонгации G (красный) в состоянии POST. PDB ID: 4W29

Функция в удлинении белка [ править ]

EF-G катализирует транслокацию тРНК и мРНК вниз по рибосоме в конце каждого цикла элонгации полипептида. [1] В этом процессе центр пептидилтрансферазы (PTC) катализирует образование пептидной связи между аминокислотами, перемещая полипептидную цепь с тРНК P-сайта на тРНК A-сайта. Рибосомные субъединицы 50S и 30S теперь могут вращаться относительно друг друга примерно на 7 °. [13] [14]Вращение субъединицы связано с перемещением 3'-концов обеих молекул тРНК на большой субъединице от сайтов A и P к сайтам P и E, соответственно, в то время как петли антикодона остаются несмещенными. Этот повернутый промежуточный рибосом, 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 GTPase , EF-G связывается с повернутой рибосомой рядом с сайтом A в своем GTP-связанном состоянии и гидролизует GTP, высвобождая GDP и неорганический фосфат:

Гидролиз GTP делает возможным большое конформационное изменение в EF-G, заставляя тРНК A / P полностью занимать сайт P, тРНК P / E полностью занимать сайт E (и выходить из комплекса рибосом), а мРНК сдвинуть три нуклеотида вниз относительно рибосомы. Затем связанная с GDP молекула EF-G отделяется от комплекса, оставляя еще один свободный A-сайт, где цикл элонгации может начаться снова. [1] [15]

Кристаллическая структура рибосомы с двумя тРНК (оранжевой и зеленой) и EF-G (голубым цветом) после транслокации. Идентификатор PDB: 4W29.

Функция в терминации белка [ править ]

Удлинение белка продолжается до тех пор, пока на мРНК не появится стоп-кодон . Фактор высвобождения класса I (RF1 или RF2) связывается со стоп-кодоном, который вызывает гидролиз связи тРНК-пептид в P-сайте, позволяя вновь образованному белку покинуть рибосому. Возникающий 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 под названием RF3 / prfC, фактором рециклинга рибосом (RRF), фактором инициации 3 (IF3) и EF-G. Белок RF3 высвобождает фактор высвобождения класса I, так что он может занимать сайт А на рибосоме. EF-G гидролизует GTP и претерпевает большие конформационные изменения, выталкивая RF3 вниз по рибосоме, что происходит вместе с диссоциацией тРНК и способствует вращению субъединицы рибосомы. Это движение активно расщепляет мост B2a / B2b, который соединяет 30S и 50S субъединицы, так что рибосома может расщепляться. [16] IF3 затем изолирует субъединицу 30S, чтобы предотвратить повторную ассоциацию больших и малых субъединиц. [18]

Клиническое значение [ править ]

EF-G у патогенных бактерий может подавляться антибиотиками, которые препятствуют связыванию EF-G с рибосомой [19], осуществлению транслокации [20] или диссоциации с рибосомой. [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 A-сайта. Однако дитиромицин и GE82832 не влияют на связывание EF-G с рибосомой. [20]

Известно, что антибиотик фузидиевая кислота ингибирует Staphylococcus aureus и другие бактерии , связываясь с EF-G после одного события транслокации на рибосоме, предотвращая диссоциацию EF-G. [21] [22] Однако некоторые бактериальные штаммы выработали устойчивость к фузидовой кислоте из-за точечных мутаций в гене fusA , который препятствует связыванию фузидовой кислоты с EF-G. [23] [24]

Эволюция [ править ]

EF-G имеет сложную эволюционную историю с множеством паралогичных версий фактора, присутствующего в бактериях, что предполагает субфункционализацию различных вариантов EF-G. [25]

Факторы удлинения существуют во всех трех сферах жизни с аналогичной функцией на рибосомах. В эукариотических и archeal гомологи EF-G являются EEF2 и aEF2, соответственно. У бактерий (и некоторых архей) ген fusA , кодирующий EF-G, обнаружен в консервативном гене str с последовательностью 5 '- rpsL - rpsG - fusA - tufA - 3'. [2] Однако две другие основные формы EF-G существуют у некоторых видов S pirochetes , P lanctomycetes и δ- P roteobacteria , которые образуют spdгруппа бактерий, имеющих факторы удлинения spdEFG1 и spdEFG2. [25] [26]

От spdEFG1 и spdEFG2 произошли факторы митохондриальной элонгации mtEFG1 ( GFM1 ) и mtEFG2 ( GFM2 ), соответственно. [25] [26] Две роли EF-G в удлинении и прекращении трансляции белка разделены между факторами элонгации митохондрий, при этом mtEFG1 отвечает за транслокацию, а mtEFG2 отвечает за терминацию и рециклинг рибосом с митохондриальным RRF .

См. Также [ править ]

  • Факторы удлинения прокариот
  • ЭФ-Ц (коэффициент удлинения термостабильный)
  • ЭФ-Ту (коэффициент удлинения термоустойчивый)
  • EF-P (коэффициент удлинения P)
  • eEF2 (фактор удлинения эукариот 2)
  • Трансляция белков
  • GTPase

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б в г Сёдзи, S; Уокер, SE; Фредрик, К. (2009). «Рибосомная транслокация: на шаг ближе к молекулярному механизму» . ACS Chem Biol . 4 (2): 93–107. DOI : 10.1021 / cb8002946 . PMC  3010847 . PMID  19173642 .
  2. ^ a b Сообщение, LE; Номура, М. (1980-05-25). «Последовательности ДНК из оперона str Escherichia coli». Журнал биологической химии . 255 (10): 4660–4666. ISSN 0021-9258 . PMID 6989816 .  
  3. ^ Лю, Kaixian; Rehfus, Joseph E .; Маттсон, Эллиот; Кайзер, Кристиан М. (01.07.2017). «Рибосома дестабилизирует нативные и ненативные структуры в формирующемся мультидоменном белке» . Белковая наука . 26 (7): 1439–1451. DOI : 10.1002 / pro.3189 . ISSN 1469-896X . PMC 5477528 . PMID 28474852 .   
  4. ^ a b Карлсон, Маркус А .; Haddad, Bassam G .; Вейс, Аманда Дж .; Blackwood, Colby S .; Шелтон, Кэтрин Д .; Wuerth, Michelle E .; Уолтер, Джастин Д.; Шпигель, Пол Клинт (01.06.2017). «Рибосомный белок L7 / L12 необходим для факторов трансляции GTPase EF-G, RF3 и IF2 для связывания в их GTP-состоянии с 70S рибосомами» . Журнал FEBS . 284 (11): 1631–1643. DOI : 10.1111 / febs.14067 . ISSN 1742-4658 . PMC 5568246 . PMID 28342293 .   
  5. ^ Сальси, Энеа; Фара, Эли; Данн, Джиллиан; Ермоленко, Дмитрий Н. (2014). «После перемещения домена IV фактора элонгации G во время рибосомной транслокации» . Труды Национальной академии наук . 111 (42): 15060–15065. Bibcode : 2014PNAS..11115060S . DOI : 10.1073 / pnas.1410873111 . PMC 4210333 . PMID 25288752 .  
  6. ^ Лин, Цзиньчжун; Gagnon, Matthieu G .; Балкли, Дэвид; Стейтц, Томас А. (2015). «Конформационные изменения фактора элонгации G на рибосомах во время транслокации тРНК» . Cell . 160 (1–2): 219–227. DOI : 10.1016 / j.cell.2014.11.049 . PMC 4297320 . PMID 25594181 .  
  7. ^ Ли, Вэнь; Трабуко, Леонардо Дж .; Шультен, Клаус; Франк, Иоахим (01.05.2011). «Молекулярная динамика EF-G при транслокации» . Белки: структура, функции и биоинформатика . 79 (5): 1478–1486. DOI : 10.1002 / prot.22976 . ISSN 1097-0134 . PMC 3132869 . PMID 21365677 .   
  8. ^ Чжан, Дэцзю; Ян, Кайге; Чжан Ивэй; Лю, Гуанцяо; Цао, Синтао; Сун, Гуантао; Се, Цян; Гао, Нин; Цинь, Ян (2015). «Новое понимание ферментативной роли EF-G в рециклинге рибосом» . Исследования нуклеиновых кислот . 43 (21): 10525–33. DOI : 10.1093 / NAR / gkv995 . PMC 4666400 . PMID 26432831 .  
  9. ^ Nyborg, J .; Nissen, P .; Kjeldgaard, M .; Thirup, S .; Полехина, Г .; Кларк, Б.Ф. (март 1996 г.). «Структура тройного комплекса EF-Tu: макромолекулярная мимикрия в трансляции». Направления биохимических наук . 21 (3): 81–82. DOI : 10.1016 / S0968-0004 (96) 30008-X . ISSN 0968-0004 . PMID 8882578 .  
  10. ^ Мандава, CS; Пейскер, К .; Ederth, J .; Kumar, R .; Ge, X .; Szaflarski, W .; Саньял, С. (18.11.2011). «Бактериальной рибосоме требуется множество димеров L12 для эффективного инициирования и удлинения синтеза белка с участием IF2 и EF-G» . Исследования нуклеиновых кислот . 40 (5): 2054–2064. DOI : 10.1093 / NAR / gkr1031 . ISSN 0305-1048 . PMC 3299993 . PMID 22102582 .   
  11. ^ Maklan, EJ (2012). Генетический и биохимический анализ центра рибосомы, ассоциированного с ГТФазой. Калифорнийский университет в Санта-Крус . ID Мерритта: ark: / 13030 / m5js9t4d. Получено с https://escholarship.org/uc/item/7gh9v43h.
  12. ^ Ши, Синьин; Khade, Prashant K .; Sanbonmatsu, Karissa Y .; Джозеф, Симпсон (2012). «Функциональная роль сарцин-рициновой петли 23S рРНК в элонгационном цикле синтеза белка» . Журнал молекулярной биологии . 419 (3–4): 125–138. DOI : 10.1016 / j.jmb.2012.03.016 . PMC 3348345 . PMID 22459262 .  
  13. ^ а б Чой, Джунхонг; Пуглиси, Джозеф Д. (2017). «Три тРНК на удлинении медленной трансляции рибосомы» . Труды Национальной академии наук . 114 (52): 13691–13696. DOI : 10.1073 / pnas.1719592115 . PMC 5748233 . PMID 29229848 .  
  14. ^ Guo, Z .; Ноллер, HF (2012). «Вращение головы 30S субъединицы рибосомы во время транслокации мРНК» . Труды Национальной академии наук . 109 (50): 20391–20394. Bibcode : 2012PNAS..10920391G . DOI : 10.1073 / pnas.1218999109 . PMC 3528506 . PMID 23188795 .  
  15. ^ да Кунья, CE; Белардинелли, Р; Песке, Ф; Holtkamp, ​​W; Винтермейер, Вт; Роднина, М.В. (2013). «Двойное использование гидролиза GTP фактором удлинения G на рибосоме» . Перевод . 1 (1): e24315. DOI : 10,4161 / trla.24315 . PMC 4718068 . PMID 26824016 .  
  16. ^ 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 растущего белка в посттрансляционной рециклинге рибосом» . PLOS ONE . 12 (1): e0170333. Bibcode : 2017PLoSO..1270333D . DOI : 10.1371 / journal.pone.0170333 . ISSN 1932-6203 . PMC 5242463 . PMID 28099529 .   
  17. ^ Завьялов А.В., Hauryliuk 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 . PMID 15949442 . 
  18. ^ Hirokawa, Go; Nijman, Romana M .; Радж, В. Самуэль; Кадзи, Хидеко; Игараси, Казуэй; Каджи, Акира (1 августа 2005 г.). «Роль фактора рециклинга рибосом в диссоциации 70S рибосом на субъединицы» . РНК . 11 (8): 1317–1328. DOI : 10,1261 / rna.2520405 . ISSN 1355-8382 . PMC 1370814 . PMID 16043510 .   
  19. ^ a b Уолтер, Джастин Д.; Хантер, Маргарет; Кобб, Мелани; Трэгер, Джефф; Шпигель, П. Клинт (01.01.2012). «Тиострептон ингибирует стабильное связывание 70S рибосом и зависимую от рибосом активацию GTPase фактора элонгации G и фактора элонгации 4» . Исследования нуклеиновых кислот . 40 (1): 360–370. DOI : 10.1093 / NAR / gkr623 . ISSN 0305-1048 . PMC 3245911 . PMID 21908407 .   
  20. ^ а б Балкли, Дэвид; Брэнди, Летиция; Поликанов, Юрий С .; Фаббретти, Аттилио; О'Коннор, Майкл; Gualerzi, Claudio O .; Стейтц, Томас А. (2014). «Антибиотики дитиромицин и GE82832 связывают белок S12 и блокируют транслокацию, катализируемую EF-G» . Сотовые отчеты . 6 (2): 357–365. DOI : 10.1016 / j.celrep.2013.12.024 . PMC 5331365 . PMID 24412368 .  
  21. ^ a b Белардинелли, Риккардо; Роднина, Марина В. (05.09.2017). «Влияние фузидиевой кислоты на кинетику молекулярных движений во время индуцированной EF-G транслокации на рибосомах» . Научные отчеты . 7 (1): 10536. Bibcode : 2017NatSR ... 710536B . DOI : 10.1038 / s41598-017-10916-8 . ISSN 2045-2322 . PMC 5585275 . PMID 28874811 .   
  22. ^ Koripella, Ravi Киран; Чен, Ян; Пейскер, Кристин; Ко, Ча Сан; Селмер, Мария; Саньял, Супарна (2012). «Механизм опосредованной фактором удлинения G устойчивости к фузидиевой кислоте и компенсации приспособленности у золотистого стафилококка» . Журнал биологической химии . 287 (36): 30257–30267. DOI : 10,1074 / jbc.m112.378521 . PMC 3436278 . PMID 22767604 .  
  23. ^ Macvanin M, Hughes D (июнь 2005). «Повышенная чувствительность мутанта Salmonella, устойчивого к фузидовой кислоте, к различным классам антибиотиков» . Письма о микробиологии FEMS . 247 (2): 215–20. DOI : 10.1016 / j.femsle.2005.05.007 . PMID 15935566 . 
  24. ^ Macvanin М, Johanson U, Эренберг М, Хьюз Д (июль 2000 г.). «Устойчивый к фузидовой кислоте EF-G нарушает накопление ppGpp». Молекулярная микробиология . 37 (1): 98–107. DOI : 10.1046 / j.1365-2958.2000.01967.x . PMID 10931308 . 
  25. ^ a b c G C Аткинсон; С.Л. Балдауф (2011). «Эволюция фактора удлинения G и происхождение митохондриальных и хлоропластных форм» . Молекулярная биология и эволюция . 28 (3): 1281–92. DOI : 10.1093 / molbev / msq316 . PMID 21097998 . 
  26. ^ a b Маргус, Тыну; Ремм, Майдо; Тенсон, Танель (04.08.2011). «Вычислительное исследование дублированных генов фактора удлинения G (EFG): различная природа, лежащая в основе инноваций на одном и том же структурном шаблоне» . PLOS ONE . 6 (8): e22789. Bibcode : 2011PLoSO ... 622789M . DOI : 10.1371 / journal.pone.0022789 . ISSN 1932-6203 . PMC 3150367 . PMID 21829651 .   

Внешние ссылки [ править ]

  • Пептид + удлинение + фактор + G в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)