จีทีเปสสังเคราะห์โปรตีน
ตัวระบุ
หมายเลข EC	3.6.5.3
ชื่ออื่น	ปัจจัยการยืดตัว G, EF-G
ฐานข้อมูล
อินท์เอ็นซ์	มุมมองของ IntEnz
เบรนด้า	เบรนด้าเข้าร่วม
เอ็กซ์แพซี่	มุมมองของ NiceZyme
เคกก์	รายการ KEGG
เมตาไซค์	วิถีการเผาผลาญ
ไพรแอม	ประวัติโดยย่อ
โครงสร้างPDB	RCSB PDB PDBe PDBsum
ค้นหา พีเอ็มซี บทความ พับเมด บทความ เอ็นซีบีไอ โปรตีน

EF-G ( ปัจจัยการยืดตัว Gซึ่งในอดีตเรียกว่าทรานสโลเคส ) เป็นปัจจัยการยืดตัวของโปรคาริโอตที่เกี่ยวข้องกับการแปล mRNAในฐานะGTPase EF-G เร่งปฏิกิริยาการเคลื่อนที่ (การเคลื่อนย้าย) ของtransfer RNA (tRNA) และmessenger RNA (mRNA) ผ่าน ไร โบโซม^{[ 1 ]}

EF-G ซึ่งเข้ารหัสโดย ยีน fusAบน โอ เปรอนstr ^{[ 2 ]}ประกอบด้วยกรดอะมิโน 704 ตัวที่ก่อตัวเป็น 5 โดเมนซึ่งตั้งชื่อว่าโดเมน I ถึงโดเมน V โดเมน I อาจเรียกว่าโดเมน G หรือโดเมน I(G) เนื่องจากมันจับและไฮโดรไลซ์ กัว โนซีนไตรฟอสเฟต (GTP) โดเมน I ยังช่วยให้ EF-G จับกับไรโบโซม และมีปลาย N ของสายโพลีเปปไท ด์ ^{[ 3 ] [ 4 ]}โดเมน IV มีความสำคัญต่อการเคลื่อนย้าย เนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างอย่างมีนัยสำคัญและเข้าสู่ไซต์ A บนซับยูนิตไรโบโซม 30Sผลักโมเลกุล mRNA และ tRNA จากไซต์ A ไปยังไซต์ P ^{[ 5 ]}

โดเมนทั้งห้าอาจถูกแยกออกเป็นสองซูเปอร์โดเมน ซูเปอร์โดเมน I ประกอบด้วยโดเมน I และ II และซูเปอร์โดเมน II ประกอบด้วยโดเมน III - IV ตลอดกระบวนการเคลื่อนย้าย ซูเปอร์โดเมน I จะยังคงไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก เนื่องจากมีหน้าที่ในการจับกับไรโบโซมอย่างแน่นหนา อย่างไรก็ตาม ซูเปอร์โดเมน II จะมีการเคลื่อนที่แบบหมุนขนาดใหญ่จากสถานะก่อนการเคลื่อนย้าย (PRE) ไปสู่สถานะหลังการเคลื่อนย้าย (POST) ซูเปอร์โดเมน I มีลักษณะคล้ายกับส่วนที่สอดคล้องกันของEF-Tu [ ^{6 ] [ 7 ] [ 8 ] ซู}เปอร์โดเมน II ในสถานะ POST เลียนแบบโมเลกุล tRNA ของสารประกอบเชิงซ้อนสามส่วน EF -Tu • GTP • aa-tRNA ^{[ 9 ]}

L7/L12เป็นโปรตีนที่มีสำเนาหลายชุดบนซับยูนิตไรโบโซมขนาดใหญ่ของไรโบโซมแบคทีเรียที่จับกับ GTPase บางชนิด เช่นInitiation Factor 2 , Elongation factor-Tu , Release Factor 3 และ EF-G ^{[ 10 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ปลาย C ของ L7/L12 จะจับกับ EF-G และจำเป็นสำหรับการไฮโดรไลซิสของ GTP ^{[ 4 ]}

ศูนย์ที่เกี่ยวข้องกับ GTPase (GAC) เป็นบริเวณบนหน่วยย่อยไรโบโซมขนาดใหญ่ซึ่งประกอบด้วยบริเวณไรโบโซม RNA 23S ขนาดเล็กสองบริเวณที่เรียกว่าก้าน L11 และห่วงซาร์ซิน-ริซิน (SRL) ^{[ 11 ]}ในฐานะที่เป็นห่วง rRNA ที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างสูงในวิวัฒนาการ SRL มีความสำคัญในการช่วยให้ GTPase จับกับไรโบโซม แต่ไม่จำเป็นสำหรับการไฮโดรไลซิส GTP มีหลักฐานบางอย่างที่สนับสนุนว่าออกซิเจนของฟอสเฟตในสารตกค้าง A2662 ของ SRL อาจช่วยในการไฮโดรไลซิส GTP ^{[ 12 ]}

EF-G เร่งปฏิกิริยาการเคลื่อนย้ายของ tRNA และ mRNA ลงไปตามไรโบโซมเมื่อสิ้นสุดแต่ละรอบของการยืดสายโพลีเปปไทด์^{[ 1 ]}ในกระบวนการนี้ ศูนย์ เปปทิดิลทรานสเฟอเรส (PTC) ได้เร่งปฏิกิริยาการสร้างพันธะเปปไทด์ระหว่างกรดอะมิโน ทำให้สายโพลีเปปไทด์เคลื่อนจาก tRNA ที่ตำแหน่ง P ไปยัง tRNA ที่ตำแหน่ง A หน่วยย่อยไรโบโซม 50S และ 30S สามารถหมุนสัมพันธ์กันได้ประมาณ 7° ^{[ 13 ] [ 14 ]}การหมุนของหน่วยย่อยเชื่อมโยงกับการเคลื่อนที่ของปลาย 3' ของโมเลกุล tRNA ทั้งสองบนหน่วยย่อยขนาดใหญ่จากตำแหน่ง A และ P ไปยังตำแหน่ง P และ E ตามลำดับ ในขณะที่ลูปแอนติโคดอนยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ตัวกลางไรโบโซมที่หมุนนี้ ซึ่ง tRNA ตัวแรกครอบครองตำแหน่งไฮบริด A/P และ tRNA ตัวที่สองครอบครองตำแหน่งไฮบริด P/E เป็นสารตั้งต้นสำหรับ EF-G-GTP ^{[ 1 ] [ 13 ]}

ในฐานะเอนไซม์GTPase , EF-G จะจับกับไรโบโซมที่หมุนอยู่ใกล้กับตำแหน่ง A ในสภาวะที่จับกับ GTP และไฮโดรไลซ์ GTP ปล่อย GDP และฟอสเฟตอนินทรีย์ออกมา:

${\displaystyle {\ce {GTP + H2O -> GDP + P_{i}}}}$

การไฮโดรไลซิสของ GTP ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างขนาดใหญ่ภายใน EF-G ส่งผลให้ tRNA A/P เข้าไปครอบครองตำแหน่ง P อย่างสมบูรณ์ tRNA P/E เข้าไปครอบครองตำแหน่ง E อย่างสมบูรณ์ (และออกจากคอมเพล็กซ์ไรโบโซม) และ mRNA เลื่อนลงมาสามนิวคลีโอไทด์เมื่อเทียบกับไรโบโซม จากนั้นโมเลกุล EF-G ที่จับกับ GDP จะแยกตัวออกจากคอมเพล็กซ์ ทำให้เหลือตำแหน่ง A ว่างอีกตำแหน่งหนึ่งซึ่งวงจรการยืดสายสามารถเริ่มต้นใหม่ได้อีกครั้ง^{[ 1 ] [ 15 ]}

การยืดตัวของโปรตีนจะดำเนินต่อไปจนกระทั่ง พบ รหัสหยุดบน mRNA ปัจจัยปลดปล่อย คลาส I (RF1 หรือ RF2) จะจับกับรหัสหยุด ซึ่งจะกระตุ้นการไฮโดรไลซิสของพันธะ tRNA-peptide ในตำแหน่ง P ทำให้โปรตีนที่สร้างขึ้นใหม่สามารถออกจากไรโบโซมได้ เปปไทด์ที่เกิดขึ้นใหม่จะพับตัวต่อไปและออกจากไรโบโซม 70S, mRNA, tRNA ที่ถูกกำจัดอะซิล (ตำแหน่ง P) และปัจจัยปลดปล่อยคลาส I (ตำแหน่ง A) ^{[ 16 ] [ 17 ]}

กระบวนการรีไซเคิลที่ตามมาซึ่งขึ้นอยู่กับ GTP นั้นถูกเร่งปฏิกิริยาโดยปัจจัยปลดปล่อยคลาส II ที่ชื่อ RF3/prfC, ปัจจัยรีไซเคิลไรโบโซม (RRF), ปัจจัยเริ่มต้น 3 (IF3) และ EF-G โปรตีน RF3 ปลดปล่อยปัจจัยปลดปล่อยคลาส I เพื่อให้สามารถเข้าครอบครองไซต์ A ของไรโบโซมได้ EF-G ไฮโดรไลซ์ GTP และเกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างขนาดใหญ่เพื่อผลัก RF3 ลงไปตามไรโบโซม ซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับการแยกตัวของ tRNA และส่งเสริมการหมุนของหน่วยย่อยไรโบโซม การเคลื่อนไหวนี้จะแยกสะพาน B2a/B2b ซึ่งเชื่อมต่อหน่วยย่อย 30S และ 50S ออกจากกันอย่างแข็งขัน เพื่อให้ไรโบโซมสามารถแยกตัวได้^{[ 16 ]}จากนั้น IF3 จะแยกหน่วยย่อย 30S ออกเพื่อป้องกันการรวมตัวกันใหม่ของหน่วยย่อยขนาดใหญ่และขนาดเล็ก^{[ 18 ]}

EF-G ในแบคทีเรียก่อโรคสามารถถูกยับยั้งได้ด้วยยาปฏิชีวนะที่ป้องกันไม่ให้ EF-G จับกับไรโบโซม^{[ 19 ]}ทำการเคลื่อนย้าย^{[ 20 ]}หรือแยกตัวออกจากไรโบโซม^{[ 21 ]}

ตัวอย่างเช่น ยาปฏิชีวนะไทโอสเตรปตันป้องกันไม่ให้ EF-G จับกับไรโบโซมได้อย่างมั่นคง^{[ 19 ]}ในขณะที่ยาปฏิชีวนะไดไทโรไมซินและ GE82832 ยับยั้งการทำงานของ EF-G โดยการป้องกันการเคลื่อนย้ายของ tRNA ไซต์ A อย่างไรก็ตาม ไดไทโรไมซินและ GE82832 ไม่มีผลต่อการจับกันของ EF-G กับไรโบโซม^{[ 20 ]}

กรดฟูซิดิก ซึ่ง เป็นยาปฏิชีวนะเป็นที่ทราบกันดีว่าสามารถยับยั้งStaphylococcus aureusและแบคทีเรีย อื่นๆ โดยการจับกับ EF-G หลังจากการย้ายตำแหน่งหนึ่งครั้งบนไรโบโซม ทำให้ EF-G ไม่สามารถแยกตัวออกได้^{[ 21 ] [ 22 ]}อย่างไรก็ตาม แบคทีเรียบางสายพันธุ์ได้พัฒนาความต้านทานต่อกรดฟูซิดิกเนื่องจากการกลายพันธุ์แบบจุดใน ยีน fusAซึ่งป้องกันไม่ให้กรดฟูซิดิกจับกับ EF-G ^{[ 23 ] [ 24 ]}

EF-G มีประวัติวิวัฒนาการที่ซับซ้อน โดยมีเวอร์ชันพาราโลกัสของปัจจัยจำนวนมากในแบคทีเรีย ซึ่งบ่งชี้ถึงการแบ่งหน้าที่ย่อยของตัวแปร EF-G ที่แตกต่างกัน^{[ 25 ]}

ปัจจัยการยืดตัวมีอยู่ในสิ่งมีชีวิตทั้งสามโดเมนโดยมีหน้าที่คล้ายกันบนไรโบโซม โฮโมล็อกของ EF-G ใน ยูคาริโอตและอาร์ เคียคือ eEF2และ aEF2 ตามลำดับ ในแบคทีเรีย (และอาร์เคียบางชนิด) ยีน fusAที่เข้ารหัส EF-G พบอยู่ใน ยีน str ที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้ โดยมีลำดับ 5′ - rpsL - rpsG - fusA - tufA - 3′ ^{[ 2 ]}อย่างไรก็ตาม EF-G รูปแบบหลักอีกสองรูปแบบมีอยู่ในสปี ชีส์บางชนิดของ Spirochaetota , Planctomycetotaและ δ- Proteobacteria (ซึ่งต่อมาได้ถูกแยกและเปลี่ยนชื่อเป็นBdellovibrionota , MyxococcotaและThermodesulfobacteriota ) ซึ่งก่อตัวเป็น กลุ่ม spdของแบคทีเรียที่มีปัจจัยการยืดตัว spdEFG1 และ spdEFG2 ^{[ 25 ] [ 26 ]}

จาก spdEFG1 และ spdEFG2 ได้มีการพัฒนาปัจจัยการยืดตัวของไมโทคอนเดรีย mtEFG1 ( GFM1 ) และ mtEFG2 ( GFM2 ) ตามลำดับ^{[ 25 ] [ 26 ]}บทบาทสองประการของ EF-G ในการยืดตัวและการยุติการแปลโปรตีนนั้นถูกแบ่งออกไปในหมู่ปัจจัยการยืดตัวของไมโทคอนเดรีย โดย mtEFG1 รับผิดชอบในการเคลื่อนย้าย และ mtEFG2 รับผิดชอบในการยุติและการรีไซเคิลไรโบโซมด้วยRRF ของไมโทคอนเดรี ย

• ปัจจัยการยืดตัวของโปรคาริโอต
• EF-T (ค่าการยืดตัวที่เสถียรต่ออุณหภูมิ)
• EF-Tu (ปัจจัยการยืดตัวที่ไม่เสถียรทางความร้อน)
• EF-P (ปัจจัยการยืดตัว P)
• eEF2 (ปัจจัยการยืดตัวของยูคาริโอต 2)
• การสังเคราะห์โปรตีน
• จีทีเพส

• Carbone, Christine E.; Loveland, Anna B.; Gamper, Howard B.; Hou, Ya-Ming; Demo, Gabriel; Korostelev, Andrei A. (ธันวาคม 2021). "Time-resolved cryo-EM visualizes ribosomal translocation with EF-G and GTP" . Nature Communications . 12 (1): 7236. doi : 10.1038/s41467-021-27415-0 . PMC  8668904 .

• Peptide+Elongation+Factor+G ที่ หัวข้อทางการ แพทย์ (MeSH) ของหอสมุดแห่งชาติสหรัฐอเมริกา