EF-Tu
From Wikipedia, the free encyclopedia
O EF-Tu (do inglés elongation factor-thermo unstable, factor de elongación termoinestable) é un factor de elongación procariota responsable de catalizar a unión dun aminoacil-ARNt (aa-tRNA) ao ribosoma. É unha proteína G e facilita a selección e unión dun aminoacil-ARNt ao sitio A do ribosoma. Como reflexo do seu papel fundamental na tradución de proteínas, o EF-Tu é unha das proteínas máis abundantes e altamente conservadas dos procariotas.[2][3][4] Atópase nas mitocondrias eucariotas como TUFM.[5]
Considerado como familia de factores de elongación, a familia de EF-Tu tamén inclúe o seu homólogo eucariota e arqueano, a subunidade alfa de eEF-1 (EF-1A).
Introdución
- Véxase tamén: Tradución (proteínas).
Os factores de elongación forman parte do mecanismo que sintetiza novas proteínas por medio da tradución nos ribosomas. Os ARN de transferencia (ARNt) transportan cada un dos aminoácidos que deben ser integrados na secuencia da proteína, e teñen un anticodón para o aminoácido específico co que están cargados. O ARN mensaxeiro (ARNm) porta a información xenética que codifica a estrutura primaria dunha proteína, e contén codóns que codifican cada aminoácido. O ribosoma crea a cadea proteica seguindo o código do ARNm e integrando os aminoácidos nun aminoacil-ARNt (tamén coñecido como ARNt cargado) para formar a cadea polipeptídica en crecemento.[6][7]
O ribosoma ten tres sitios para a unión de ARNt. Un é o sitio aminoacil/aceptor (abreviado A), outro o sitio peptidil (abreviado P), e o terceiro é o sitio de saída (abreviado como E, do inglés exit). O sitio P mantén o ARNt conectado á cadea polippetídica que se está a sintetizar, e o sitio A é o sitio de unión para o ARNt cargado que ten un anticodón complementario co codón do ARNm asociado co sitio. Despois da unión dun ARNt cargado no sitio A, fórmase un enlace peptídico entre a cadea polipeptídica en crecemento no ARNt do sitio P e o aminoácido do ARNt do sitio A, e o polipéptido enteiro transfírese do ARNt do sitio P ao ARNt do sitio A. Entón, nun proceso catalizado polo factor de elongación procariota EF-G (historicamente coñecido como translocase), prodúcese a translocación coordinada dos ARNt e o ARNm, de modo que o ARNt do sitio P se move ao sitio E, desde onde se disocia do ribosoma, e o ARNt do sitio A móvese para ocupar o seu lugar no sitio P.[6][7]
Funcións biolóxicas
Síntese de proteínas
O EF-Tu participa no proceso de elongación do polipéptido na síntese proteica. En procariotas, a función primaria de EF-Tu é transportar o aminoacil-ARNt correcto ao sitio A do ribosoma. Como proteína G que é, usa o GTP para facilitar a súa función. Fóra do ribosoma, o EF-Tu en complexo co GTP (EF-Tu • GTP) forma complexo co aminoacil-ARNt para formar un complexo ternario EF-Tu • GTP • aminoacil-ARNt.[8] O EF-Tu • GTP únese a todos os aminoacil-ARNt que teñan a carga correcta con aproximadamente a mesma afinidade, excepto a aqueles cargados con residuos de iniciación e con selenocisteína.[9][10] Isto pode realizarse porque, aínda que os residuos dos diferentes aminoácidos teñen cadeas laterais con propiedades distintas, os ARNt asociados con ditos residuos teñen variadas estruturas para compensaren as diferenzas nas afinidades de unión das cadeas laterais.[11][12]
A unión dun aminoacil-ARNt ao EF-Tu • GTP permite que o complexo ternario sexa translocado ao sitio A dun ribosoma activo, no cal o anticodón do ARNt se une ao codón do ARNm. Se o anticodón correcto se une ao codón de ARNm, o ribosoma cambia a configuración e altera a xeometría do dominio de GTPase do EF-Tu, resultando na hidrólise do GTP asociado co EF-Tu orixinando GDP e Pi. De feito, o ribosoma funciona como proteína activadora da GTPase (GAP) para o EF-Tu. Coa hidrólise do GTP, a conformación do EF-Tu cambia drasticamente e disóciase do aminoacil-ARNt e o complexo do ribosoma.[4][13] despois, o aminoacil-ARNt entra completamente no sitio A, onde o seu aminoácido se coloca preto do polipéptido do sitio P e o ribosoma cataliza a transferencia covalente do polipéptido ao aminoácido.[10]
No citoplasma, o EF-Tu • GDP desactivado sofre a acción do factor de elongación procariota EF-Ts, que causa que o EF-Tu libere o GDP unido a el. Despois da disociación do EF-Ts, o EF-Tu pode formar complexo cun GTP debido á concentración de 5 a 10 veces maior do GTP respecto do GDP no citoplasma, que ten como resultado a formación do complexo EF-Tu • GTP, que pode despois asociarse con outro aminoacil-ARNt.[8][13]
Mantemento da exactitude traducional
O EF-Tu contribúe á exactitude traducional de tres maneiras. Na tradución un problema fundamental é que os anticodóns case iguais teñen unha afinidade de unión similar por un codón como anticodóns complementarios, de tal xeito que a unión anticodón-codón no ribosoma por si soa non é dabondo para manter unha alta fidelidade traducional. Isto é contrarrestado polo ribooma non activando a actividade de GTPase de EF-Tu se o ARNt no sitio A do ribosoma non se corresponde co codón do ARNm, o que incrementa preferentemente a probabilidade de que o ARNt incorrecto abandone o ribosoma.[14] Adicionalmente, independentemente da correspondencia do ARNt, o EF-Tu tamén induce un atraso despois de liberarse do aminoacil-ARNt, antes de que o aminoacil-ARNt entre completamente no sitio A (un proceso chamado acomodación). Este período de atraso supón unha segunda oportunidade para que os aminoacil-ARNt incorrectamente cargados saian do sitio A antes de que o aminoácido incorrecto sexa engadido irreversiblemente á cadea polipeptídica.[15][16] Un terceiro mecanismo é o peor comprendido da función de EF-Tu de comprobar burdamente as asociacións dos aminoacil-ARNt e rexeitar os complexos nos cales o aminoácido non está unido ao ARNt correcto que o codifica.[11]
Outras funcións
O EF-Tu atopouse en grandes cantidades nos citoesqueletos de bacterias, colocalizándose baixo a membrana plasmática con MreB, un elemento citoesquelético que mantén a forma da célula.[17][18] Observouse que os defectos en EF-Tu teñen como resultado defectos na morfoloxía bacteriana.[19] Adicionalmente, o EF-Tu presentou algunhas características similares ás das chaperonas, e algunhas evidencias experimentais suxiren que promove o re-pregamento de varias proteínas que estaban desnaturalizadas in vitro.[20][21] O EF-Tu ten varias funcións ("pluriemprégase") na superficie das bacterias patóxenas Staphylococcus aureus, Mycoplasma pneumoniae e Mycoplasma hyopneumoniae, onde o EF-Tu se procesa e pode unirse a diversas moléculas.[22] En Bacillus cereus, o EF-Tu tamén é pluriempregado na superficie, onde actúa como sensor ambiental e únese á substancia P.[23]
Estrutura
O EF-Tu é unha proteína monómera cun peso molecular de arredor 43 kDa en Escherichia coli.[24][25][26] A proteína consta de tres dominios estruturais: un dominio de unión ao GTP e dous dominios de unión a oligonucleótidos, que se adoitan denominar dominios 2 e 3 (ou II e III). O dominio I N-terminal de EF-Tu é o dominio de unión ao GTP. Consiste nun núcleo de seis febras beta flanqueado por seis hélices alfa.[8] Os dominios II e III de EF-Tu, os dominios de unión a oligonucleótidos, adoptan ambos estruturas de barril beta.[27][28]
O dominio I de unión ao GTP sofre un cambio conformacional drástico despois da hidrólise do GTP a GDP, o que permite que o EF-Tu se disocie do aminoacil-ARNt e abandone o ribosoma.[29] A reactivación de EF-Tu conséguese coa unión ao GTP no citoplasma, o cal crea un significativo cambio conformacional que reactiva o sitio de unión para o ARNt do EF-Tu. En concreto, a unión do GTP ao EF-Tu resulta na rotación de ~90° do dominio I en relación aos dominios II e III, expoñendo os residuos do sitio activo de unión ao ARNt.[30]
O dominio II adopta unha estrutura de barril beta, e está implicado na unión do ARNt cargado.[31] Este dominio está relacionado estruturalmente ao dominio C-terminal de EF2, co cal mostra unha débil similitude de secuencia. Este dominio tamén se atopa noutras proteínas, como o factor de iniciación da tradución IF-2 e as proteínas de resistencia á tetraciclina. O dominio III representa o dominio C-terminal, o cal adopta unha estrutura de barril beta, e está implicado na unión a ambos os ARNt cargados e a EF1B (ou EF-Ts).[32]
Evolución
Múltiples GTPases da familia dos factores de tradución clásicos xogan importantes papeis na iniciación, elongación e terminación na biosíntese de proteínas. Comparten un xeito similar de unirse ao ribosoma debido ao dominio β-EI despois da GTPase; os membros mellor coñecidos da familia son EF-1A/EF-Tu, EF-2/EF-G,[33] e os factores de liberación de clase 2. Outros membros son EF-4 (LepA), BipA (TypA),[34] SelB (selenocisteinil-tRNA bacteriano parálogo de EF-Tu), Tet (resistencia á tetraciclina para a protección do ribosoma),[35] e HBS1L (proteína de rescate ribosómico eucariota similar a factores de liberación).
Importancia en enfermidades
Xunto co ribosoma, o EF-Tu é unha das dianas máis importantes da inhibición da tradución mediada por antibióticos.[8] Os antibióticos que teñen como diana o EF-Tu poden clasificarse en dous grupos, dependendo do seu mecanismo de acción, e nunha de catro familias estruturais. O primeiro grupo comprende os antibióticos pulvomicina e GE2270A, e inhibe a formación do compleo ternario.[37] O segundo grupo comprende os antibióticos kirromicina e enaciloxina, e impide a liberación de EF-Tu do ribosoma despois da hidrólise do GTP.[38][39][40]
Notas
Véxase tamén
Wikiwand - on
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.