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| タンパク質合成GTPase | |||||||||
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| 識別子 | |||||||||
| EC番号 | 3.6.5.3 | ||||||||
| 別名 | 伸長因子G、EF-G | ||||||||
| データベース | |||||||||
| インテンズ | IntEnzビュー | ||||||||
| ブレンダ | BRENDAエントリー | ||||||||
| エクスパス | NiceZyme ビュー | ||||||||
| ケッグ | KEGGエントリー | ||||||||
| メタサイク | 代謝経路 | ||||||||
| プリアモス | プロフィール | ||||||||
| PDB構造 | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
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| 翻訳伸長因子 EFG/EF2 | |
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| 識別子 | |
| シンボル | Transl_elong_EFG/EF2 |
| インタープロ | 著作権 |
| SCOP2 | 1n0u / スコープ / SUPFAM |
| EFG/EF2、ドメインIV | |||||||||
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| 識別子 | |||||||||
| シンボル | EFG_IV | ||||||||
| パム | PF03764 | ||||||||
| ファム一族 | CL0329 | ||||||||
| 頭いい | SM00889 | ||||||||
| 医療機器 | cd01434 | ||||||||
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EF-G（伸長因子G、歴史的にはトランスロカーゼとして知られている）は、 mRNAの翻訳に関与する原核生物の伸長因子です。GTPaseとして、EF-Gはリボソームを通る転移RNA（tRNA）とメッセンジャーRNA（mRNA）の移動（転座）を触媒します。[1]
構造
strオペロン上のfusA遺伝子によってコードされる[2] EF-Gは、ドメインIからドメインVまでの5つのドメインを形成する704個のアミノ酸で構成されています。ドメインIは、グアノシン三リン酸（GTP）に結合して加水分解するため、GドメインまたはドメインI（G）と呼ばれることがあります。ドメインIは、EF-Gがリボソームに結合するのを助け、ポリペプチド鎖のN末端を含みます。[3] [4]ドメインIVは、大きな構造変化を受けて30SリボソームサブユニットのA部位に入り、mRNAとtRNA分子をA部位からP部位に押し出すため、転座に重要です。[5]
5 つのドメインは、2 つのスーパードメインに分けることもできます。スーパードメイン I はドメイン I と II で構成され、スーパードメイン II はドメイン III - IV で構成されます。転座中、スーパードメイン I はリボソームにしっかりと結合する役割を担っているため、比較的変化しません。しかし、スーパードメイン II は、転座前 (PRE) 状態から転座後 (POST) 状態にかけて大きな回転運動を起こします。スーパードメイン I は、EF-Tuの対応するセクションに似ています。[6] [7] [8] POST 状態のスーパードメイン II は、EF-Tu • GTP • aa-tRNA三元複合体の tRNA 分子を模倣します。[9]
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リボソーム上のEF-G
L7/L12へのバインド
L7/L12は細菌リボソームの大リボソームサブユニット上の唯一のマルチコピータンパク質であり、開始因子2、伸長因子-Tu、放出因子3、EF-Gなどの特定のGTPaseに結合します。[10]具体的には、L7/L12のC末端はEF-Gに結合し、GTP加水分解に必要です。[4]
GTPase関連センターとの相互作用
GTPase 関連センター (GAC) は、大リボソームサブユニット上の領域で、L11 ストークとサルシン-リシン ループ (SRL) と呼ばれる 23S リボソーム RNA の 2 つの小さな領域で構成されています。[11]進化の過程で高度に保存された rRNA ループである SRL は、GTPase がリボソームに結合するのに重要ですが、GTP の加水分解には必須ではありません。SRL の A2662 残基のリン酸酸素が GTP の加水分解を助ける可能性があることを裏付ける証拠がいくつかあります。[12]
タンパク質伸長における機能
EF-G は、各ラウンドのポリペプチド伸長の終わりに、tRNA と mRNA のリボソームへの転座を触媒します。[1]このプロセスでは、ペプチジルトランスフェラーゼセンター (PTC) がアミノ酸間のペプチド結合の形成を触媒し、ポリペプチド鎖を P サイト tRNA から A サイト tRNA に移動します。50S および 30S リボソームサブユニットは、互いに約 7° 回転できるようになりました。[13] [14]サブユニットの回転は、アンチコドンループはシフトしないまま、大サブユニットの両方の tRNA 分子の 3' 末端がそれぞれ A および P サイトから P および E サイトに移動することと連動しています。最初の tRNA がハイブリッド A/P 位置を占め、2 番目の tRNA がハイブリッド P/E 位置を占めるこの回転したリボソーム中間体は、EF-G-GTP の基質です。[1] [13]
GTPaseとして、 EF-G は GTP 結合状態で A 部位付近の回転したリボソームに結合し、GTP を加水分解して GDP と無機リン酸を放出します。
GTP の加水分解により、EF-G 内で大きな構造変化が起こり、A/P tRNA は P サイトを完全に占有し、P/E tRNA は E サイトを完全に占有し (リボソーム複合体から抜け出す)、mRNA はリボソームに対して 3 ヌクレオチド下に移動します。その後、GDP 結合 EF-G 分子は複合体から解離し、別のフリー A サイトが残り、伸長サイクルが再び開始されます。[1] [15]
タンパク質終結における機能
タンパク質の伸長は、mRNAに終止コドンが現れるまで続く。クラスI放出因子（RF1またはRF2）が終止コドンに結合し、P部位のtRNA-ペプチド結合の加水分解を誘導し、新しく形成されたタンパク質がリボソームから出ることを可能にする。新生ペプチドは折り畳まれ続け、70Sリボソーム、mRNA、脱アシル化tRNA（P部位）、およびクラスI放出因子（A部位）から出る。[16] [17]
GTP依存的に、その後のリサイクルは、RF3/prfCと呼ばれるクラスII放出因子、リボソームリサイクル因子（RRF）、開始因子3（IF3）、およびEF-Gによって触媒される。タンパク質RF3はクラスI放出因子を放出し、リボソームA部位を占有できるようにする。EF-GはGTPを加水分解し、大きな構造変化を起こしてRF3をリボソームに押し下げる。これはtRNAの解離と同時に起こり、リボソームサブユニットの回転を促進する。この動きは、30Sサブユニットと50Sサブユニットを接続するB2a/B2bブリッジを積極的に分割し、リボソームが分割できるようにする。[16]次に、IF3は30Sサブユニットを分離し、大サブユニットと小サブユニットの再結合を防ぐ。[18]
臨床的意義
病原細菌中のEF-Gは、EF-Gがリボソームに結合するのを妨げる抗生物質によって阻害され、 [19]転座[20]またはリボソームからの解離が起こります[21] 。
例えば、抗生物質チオストレプトンはEF-Gがリボソームに安定的に結合するのを阻害するが[19]、抗生物質ジチロマイシンとGE82832はA部位tRNAの転座を阻害することでEF-Gの活性を阻害する。しかし、ジチロマイシンとGE82832はEF-Gのリボソームへの結合には影響を及ぼさない。[20]
抗生物質フシジン酸は、リボソーム上での1回の転座後にEF-Gに結合し、EF-Gの解離を防ぐことで、黄色ブドウ球菌やその他の細菌の増殖を阻害することが知られています。 [21] [22]しかし、一部の細菌株は、 fusA遺伝子の点突然変異によりフシジン酸に対する耐性を獲得し、フシジン酸がEF-Gに結合できなくなります。[23] [24]
進化
EF-Gは複雑な進化の歴史を持ち、細菌中には多数の相同バージョンが存在し、異なるEF-G変異体のサブ機能化を示唆している。[25]
伸長因子は、リボソーム上で同様の機能を持つ、生命の3つのドメインすべてに存在します。EF-Gの真核生物および古細菌の相同遺伝子は、それぞれeEF2およびaEF2です。細菌（および一部の古細菌）では、EF-GをコードするfusA遺伝子は、5′- rpsL-rpsG-fusA-tufA -3′という配列を持つ保存されたstr遺伝子内にあります。 [2]しかし、EF-Gの他の2つの主要な形態は、S pirochaetota、P lanctomycetota、およびδ- P roteobacteria（その後分割され、Bdellovibrionota、Myxococcota、およびThermodesulfurocacteriotaに改名された）の一部の種に存在し、これらは伸長因子spdEFG1およびspdEFG2を持つ細菌のspdグループを形成します。 [25] [26]
spdEFG1とspdEFG2から、それぞれミトコンドリア伸長因子mtEFG1（ GFM1）とmtEFG2（GFM2 ）が進化しました。 [25] [26]タンパク質翻訳の伸長と終結におけるEF-Gの2つの役割はミトコンドリア伸長因子間で分割されており、mtEFG1は転座を担い、mtEFG2はミトコンドリアRRFによる終結とリボソームリサイクルを担っています。
参照
参考文献
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さらに読む
- Carbone, Christine E.; Loveland, Anna B.; Gamper, Howard B.; Hou, Ya-Ming; Demo, Gabriel; Korostelev, Andrei A. (2021年12月). 「時間分解クライオ電子顕微鏡によるEF-GとGTPによるリボソーム転座の可視化」. Nature Communications . 12 (1): 7236. doi : 10.1038/s41467-021-27415-0 . PMC 8668904 .
外部リンク
- 米国国立医学図書館医学件名表(MeSH)のペプチド + 伸長 + 因子 + G