EF-Mar
Factor de elongación procariota
Factor de elongación termo inestable
EF-Tu (azul) en complejo con ARNt (rojo) y GTP (amarillo) [1]
Identificadores
SímboloEF-Mar
PfamGTP_EFTU
Clan PfamCL0023
InterprofesionalIPR004541
PROSITIOPDOC00273
CATÉTERO1ETU
SCOP21ETU/ÁMBITO/SUPFAM
Diligenciamiento de conflictoscd00881
Estructuras de proteínas disponibles:
Pfam  estructuras / ECOD  
APPDB RCSB; PDBj
PDBsumaResumen de la estructura
EF-Mar
Identificadores
SímboloGTP_EFTU_D2
PfamPF03144
InterprofesionalIPR004161
Diligenciamiento de conflictoscd01342
Estructuras de proteínas disponibles:
Pfam  estructuras / ECOD  
APPDB RCSB; PDBj
PDBsumaResumen de la estructura
Factor de elongación del dominio Tu 3
Identificadores
SímboloGTP_EFTU_D3
PfamPF03143
InterprofesionalIPR004160
Diligenciamiento de conflictoscd01513
Estructuras de proteínas disponibles:
Pfam  estructuras / ECOD  
APPDB RCSB; PDBj
PDBsumaResumen de la estructura

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 aa-ARNt 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 eucariota y arqueológico, la subunidad alfa de eEF-1 (EF-1A).

Fondo

Los factores de elongación son parte del mecanismo que sintetiza nuevas proteínas a través de la traducción en el ribosoma. Los ARN de transferencia (ARNt) transportan los aminoácidos individuales que se integran en una secuencia de proteína y tienen un anticodón para el aminoácido específico con el 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 de proteína siguiendo el código del ARNm e integrando el aminoácido de un aminoacil-ARNt (también conocido como ARNt cargado) a la cadena polipeptídica en crecimiento. [6] [7]

Existen tres sitios en el ribosoma para la unión del ARNt: 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 del ARNt del sitio P al ARNt del sitio A. Luego, en un proceso catalizado por el factor de elongación procariota EF-G (históricamente conocido como translocasa), ocurre la translocación coordinada de los ARNt y ARNm, con el ARNt del sitio P moviéndose al sitio E, donde se disocia del ribosoma, y ​​el ARNt del sitio A se mueve para tomar su lugar en el sitio P. [6] [7]

Funciones biológicas

El papel cíclico de EF-Tu en la traducción. Las estructuras son de los 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 aa-ARNt correcto al sitio A del ribosoma. Como proteína G, utiliza GTP para facilitar su función. Fuera del ribosoma, EF-Tu complejado con GTP (EF-Tu • GTP) forma complejos con aa-ARNt para formar un complejo ternario estable EF-Tu • GTP • aa-ARNt . [8] EF-Tu • GTP se une a todos los aa-ARNt cargados correctamente con una afinidad aproximadamente idéntica, excepto aquellos cargados con residuos de iniciación y selenocisteína . [9] [10] Esto se puede lograr porque, aunque los 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 de la cadena lateral. [11] [12]

La unión de un aa-ARNt a EF-Tu • GTP permite que el complejo ternario se transloque al sitio A de un ribosoma activo, en el que el anticodón del ARNt se une al codón del ARNm. 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-ARNt y ribosoma. [4] [13] Luego, el aa-ARNt 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 procariota EF-Ts actúa sobre el EF-Tu • GDP desactivado , lo que hace que el EF-Tu libere su GDP unido. Tras la disociación de EF-Ts, el EF-Tu puede formar un complejo con un GTP debido a la concentración de GTP de 5 a 10 veces mayor que el GDP en el citoplasma , lo que da como resultado un EF-Tu • GTP reactivado, que luego puede asociarse con otro aa-ARNt. [8] [13]

Mantener la precisión de la traducción

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

Otras funciones

Se ha encontrado EF-Tu en grandes cantidades en los citoesqueletos de las bacterias, co-localizándose debajo de la membrana celular con MreB , un elemento del citoesqueleto que mantiene la forma celular. [17] [18] Se ha demostrado que los defectos en EF-Tu resultan en defectos en la morfología bacteriana. [19] Además, EF-Tu ha mostrado algunas características similares a las de una chaperona , con algunas evidencias experimentales que sugieren que promueve el replegamiento de varias proteínas desnaturalizadas in vitro . [20] [21] Se ha descubierto que EF-Tu se posa sobre la superficie celular de las bacterias patógenas Staphylococcus aureus , Mycoplasma pneumoniae y Mycoplasma hyopneumoniae , donde EF-Tu se procesa y puede unirse a una variedad de moléculas hospedadoras. [22] En Bacillus cereus , EF-Tu también se posa sobre la superficie, donde actúa como un sensor ambiental y se une a la sustancia P. [ 23]

Estructura

EF-Tu unido a GDP (amarillo) y GDPNP (rojo), una molécula similar a 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 son de los PDB 1EFT y 1TUI, para EF-Tu unido a GDP y GDPNP, respectivamente.

EF-Tu es una proteína monomérica con un peso molecular de alrededor de 43 kDa en Escherichia coli . [24] [25] [26] 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 I N-terminal de EF-Tu es el dominio de unión a GTP. Consiste en 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 . [27] [28]

El dominio I de unión a GTP sufre un cambio conformacional drástico tras la hidrólisis de GTP a GDP, lo que permite que EF-Tu se disocie del aa-ARNt y abandone el ribosoma. [29] 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 EF-Tu al ARNt. En particular, la unión de GTP a EF-Tu da como resultado una rotación de ~90° del dominio I en relación con los dominios II y III, exponiendo los residuos del sitio activo de unión al ARNt. [30]

El dominio 2 adopta una estructura de barril beta y está involucrado en la unión al ARNt cargado. [31] Este dominio está estructuralmente relacionado 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 de resistencia a la tetraciclina . El dominio 3 representa el dominio C-terminal , que adopta una estructura de barril beta y está involucrado en la unión tanto al ARNt cargado como a EF1B (o EF-Ts). [32]

Evolución

El dominio de unión a GTP se conserva tanto en EF-1alpha/EF-Tu como en EF-2 / EF-G y, por lo tanto, parece típico de las proteínas dependientes de GTP que unen ARNts 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 la cadena de péptidos eucariotas [33] y el factor de liberación de la cadena de péptidos procariotas 3 (RF-3); [34] la proteína de unión a GTP procariota lepA y su homóloga en levadura (GUF1) y Caenorhabditis elegans (ZK1236.1); HBS1 de levadura ; [35] Eef1a1 de rata (anteriormente "estatina S1"); [36] y el factor de elongación específico de selenocisteína procariota selB. [37]

Relevancia de la enfermedad

Junto con el ribosoma, el EF-Tu es uno de los objetivos más importantes para la inhibición de la traducción mediada por antibióticos . [8] Los antibióticos dirigidos al EF-Tu se pueden clasificar en uno de dos grupos, dependiendo del mecanismo de acción, y una de cuatro familias estructurales. El primer grupo incluye los antibióticos pulvomicina y GE2270A, e inhibe la formación del complejo ternario. [38] El segundo grupo incluye los antibióticos kirromicina y enaciloxina, e impide la liberación del EF-Tu del ribosoma después de la hidrólisis de GTP. [39] [40] [41]

Véase también

Referencias

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