EF-Tu ( factor de elongación termoinestable ) es un factor de elongación procariota responsable de catalizar la unión de un aminoacil-tRNA (aa-tRNA) al ribosoma . Es una proteína G y facilita la selección y unión de un aa-tRNA 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]
Factor de alargamiento térmico inestable | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
Símbolo | EF-Tu | |||||||
Pfam | GTP_EFTU | |||||||
Clan pfam | CL0023 | |||||||
InterPro | IPR004541 | |||||||
PROSITE | PDOC00273 | |||||||
CATH | 1ETU | |||||||
SCOP2 | 1ETU / SCOPe / SUPFAM | |||||||
CDD | cd00881 | |||||||
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EF-Tu | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
Símbolo | GTP_EFTU_D2 | |||||||
Pfam | PF03144 | |||||||
InterPro | IPR004161 | |||||||
CDD | cd01342 | |||||||
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Factor de alargamiento Tu dominio 3 | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
Símbolo | GTP_EFTU_D3 | |||||||
Pfam | PF03143 | |||||||
InterPro | IPR004160 | |||||||
CDD | cd01513 | |||||||
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Como familia de factores de elongación, EF-Tu también incluye su homólogo eucariota y arqueal, 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 proteínas 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 para cada aminoácido. El ribosoma crea la cadena de proteínas 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]
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 contiene el ARNt conectado a la cadena polipeptídica que se sintetiza, y el sitio A es el sitio de unión para un ARNt cargado con un anticodón complementario del codón de 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 todo el polipéptido se transfiere desde el sitio P tRNA al tRNA del sitio A. Luego, en un proceso catalizado por el factor de elongación procariota EF-G (históricamente conocido como translocase), se produce 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 tRNA del sitio A se mueve para ocupar su lugar en el sitio P. [6] [7]
Funciones biologicas
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-tRNA correcto al sitio A del ribosoma. Como proteína G, utiliza GTP para facilitar su función. Fuera del ribosoma, EF-Tu compleja con GTP (EF-Tu • GTP) complejos con aa-tRNA para formar un complejo ternario EF-Tu • GTP • aa-tRNA estable . [8] EF-Tu • GTP une todos los aa-tRNA 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 estructuras variables para compensar las diferencias en las afinidades de unión de la cadena lateral. [11] [12]
La unión de un aa-tRNA a EF-Tu • GTP permite que el complejo ternario sea translocado 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 de ARNm, el ribosoma cambia de configuración y altera la geometría del dominio GTPasa de EF-Tu, lo que da como resultado 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] El aa-tRNA entra completamente en el 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 EF-Tu libere su GDP unido. Tras la disociación de EF-Ts, 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 traslacional
EF-Tu contribuye a la precisión traslacional de tres formas. En la traducción, un problema fundamental es que los anticodón casi afines tienen una afinidad de unión por un codón similar a la de los anticodones afines, de modo que la unión anticodón-codón en el ribosoma solo no es suficiente para mantener una alta fidelidad de traducción. Esto se soluciona porque 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 tRNA, EF-Tu también induce un retraso después de liberarse del aa-tRNA, antes de que el aa-tRNA entre completamente en el sitio A (un proceso llamado acomodación). Este período de retraso es una segunda oportunidad para que los ARNt-aa cargados incorrectamente se muevan fuera 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 entendida de EF-Tu para 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 los citoesqueletos de bacterias, co-localizándose 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 , con algunas pruebas experimentales que sugieren que promueve el replegamiento de una serie de proteínas desnaturalizadas in vitro . [20] [21]
Estructura
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 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 . [25] [26]
El dominio de unión a GTP I sufre un cambio conformacional dramático tras la hidrólisis de GTP a GDP, lo que permite que EF-Tu se disocie 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 tRNA 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 del tRNA. [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-Ts). [30]
Evolución
El dominio de unión a GTP se conserva tanto en EF-1 alfa / EF-Tu como también en EF-2 / EF-G y, por tanto, parece típico de las proteínas dependientes de GTP que se unen a los ARNt no iniciadores al ribosoma . La familia de factores de síntesis de proteínas de unión a GTP también incluye las subunidades de unión del factor de liberación de la cadena peptídica eucariota [31] y el factor 3 de liberación de la cadena peptídica procariota (RF-3); [32] la proteína de unión a GTP procariótica lepA y su homólogo en levadura (GUF1) y Caenorhabditis elegans (ZK1236.1); levadura HBS1; [33] estatina de rata 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
- Factores de elongación procariota
- EF-Ts (factor de alargamiento termoestable)
- EF-G (factor de alargamiento G)
- EF-P (factor de alargamiento P)
- eEF-1
- EFR (receptor EF-Tu)
Referencias
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enlaces externos
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- Resumen de toda la información estructural disponible en el PDB para UniProt : P49410 (factor de alargamiento Tu, mitocondrial) en el PDBe-KB .
- IPR000795
- IPR004161
- IPR004160