النبات
مواضيع عامة في علم النبات
الجذور - السيقان - الأوراق
النباتات الوعائية واللاوعائية
البذور (مغطاة البذور - عاريات البذور)
الطحالب
النباتات الطبية
الحيوان
مواضيع عامة في علم الحيوان
علم التشريح
التنوع الإحيائي
البايلوجيا الخلوية
الأحياء المجهرية
البكتيريا
الفطريات
الطفيليات
الفايروسات
علم الأمراض
الاورام
الامراض الوراثية
الامراض المناعية
الامراض المدارية
اضطرابات الدورة الدموية
مواضيع عامة في علم الامراض
الحشرات
التقانة الإحيائية
مواضيع عامة في التقانة الإحيائية
التقنية الحيوية المكروبية
التقنية الحيوية والميكروبات
الفعاليات الحيوية
وراثة الاحياء المجهرية
تصنيف الاحياء المجهرية
الاحياء المجهرية في الطبيعة
أيض الاجهاد
التقنية الحيوية والبيئة
التقنية الحيوية والطب
التقنية الحيوية والزراعة
التقنية الحيوية والصناعة
التقنية الحيوية والطاقة
البحار والطحالب الصغيرة
عزل البروتين
هندسة الجينات
التقنية الحياتية النانوية
مفاهيم التقنية الحيوية النانوية
التراكيب النانوية والمجاهر المستخدمة في رؤيتها
تصنيع وتخليق المواد النانوية
تطبيقات التقنية النانوية والحيوية النانوية
الرقائق والمتحسسات الحيوية
المصفوفات المجهرية وحاسوب الدنا
اللقاحات
البيئة والتلوث
علم الأجنة
اعضاء التكاثر وتشكل الاعراس
الاخصاب
التشطر
العصيبة وتشكل الجسيدات
تشكل اللواحق الجنينية
تكون المعيدة وظهور الطبقات الجنينية
مقدمة لعلم الاجنة
الأحياء الجزيئي
مواضيع عامة في الاحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
الغدد
مواضيع عامة في الغدد
الغدد الصم و هرموناتها
الجسم تحت السريري
الغدة النخامية
الغدة الكظرية
الغدة التناسلية
الغدة الدرقية والجار الدرقية
الغدة البنكرياسية
الغدة الصنوبرية
مواضيع عامة في علم وظائف الاعضاء
الخلية الحيوانية
الجهاز العصبي
أعضاء الحس
الجهاز العضلي
السوائل الجسمية
الجهاز الدوري والليمف
الجهاز التنفسي
الجهاز الهضمي
الجهاز البولي
المضادات الحيوية
مواضيع عامة في المضادات الحيوية
مضادات البكتيريا
مضادات الفطريات
مضادات الطفيليات
مضادات الفايروسات
علم الخلية
الوراثة
الأحياء العامة
المناعة
التحليلات المرضية
الكيمياء الحيوية
مواضيع متنوعة أخرى
الانزيمات
Elongation Factor Tu Loads Aminoacyl-tRNA into the A Site
المؤلف:
JOCELYN E. KREBS, ELLIOTT S. GOLDSTEIN and STEPHEN T. KILPATRICK
المصدر:
LEWIN’S GENES XII
الجزء والصفحة:
24-5-2021
2495
Elongation Factor Tu Loads Aminoacyl-tRNA into the A Site
KEY CONCEPTS
- EF-Tu is a monomeric G protein whose active form (bound to GTP) binds to aminoacyl-tRNA.
- The EF-Tu–GTP–aminoacyl-tRNA complex binds to the ribosome’s A site.
Once the complete ribosome is formed at the initiation codon, the stage is set for an elongation cycle in which an aminoacyl-tRNA enters the A site of a ribosome whose P site is occupied by a peptidyl-tRNA. Any aminoacyl-tRNA except the initiator can enter the A site; the one that does enter is determined by the mRNA codon in the A site. Its entry is mediated by an elongation factor (EF-Tu in bacteria). The process is similar in eukaryotes. EF-Tu is a highly conserved protein among bacteria and mitochondria and is homologous to its eukaryotic counterpart.
Just like its counterpart in the initiation stage (IF-2), EF-Tu is associated with the ribosome only during the process of aminoacyltRNA entry. Once the aminoacyl-tRNA is in place EF-Tu leaves the ribosome to work again with another aminoacyl-tRNA. Thus, it displays the cyclic association with, and dissociation from, the ribosome that is the hallmark of the accessory factors.
Figure 1 depicts the role of EF-Tu in bringing aminoacyl-tRNA to the A site. EF-Tu is a monomeric GTP-binding protein that is active when bound to GTP and inactive when bound to guanine diphosphate (GDP). The binary complex of EF-Tu–GTP binds to aminoacyl-tRNA to form a ternary complex of aminoacyl-tRNA–EFTu–GTP. The ternary complex binds only to the A site of ribosomes whose P site is already occupied by peptidyl-tRNA. This is the critical reaction in ensuring that the aminoacyl-tRNA and peptidyltRNA are correctly positioned for peptide bond formation.
FIGURE 1. EF-Tu–GTP places aminoacyl-tRNA on the A site of ribosome and then is released as EF-Tu–GDP. EF-Ts is required to mediate the replacement of GDP by GTP. The reaction consumes GTP and releases GDP. The only aminoacyl-tRNA that cannot be recognized by EF-Tu–GTP is fMet-tRNAf , whose failure to bind prevents it from responding to internal AUG or GUG codons.
Aminoacyl-tRNA is loaded into the A site in two stages. First, the anticodon end binds to the A site of the 30S subunit. Then, codon– anticodon base pairing triggers a change in the conformation of the ribosome. This stabilizes tRNA binding and causes EF-Tu to hydrolyze its GTP. The CCA end of the tRNA now moves into the A site on the 50S subunit. The binary complex EF-Tu–GDP is released. This form of EF-Tu is inactive and does not bind aminoacyl-tRNA effectively.
The guanine nucleotide exchange factor, EF-Ts, mediates the regeneration of the inactive form EF-Tu–GDP into the active form EF-Tu–GTP. First, EF-Ts displaces the GDP from EF-Tu, forming the combined factor EF-Tu–EF-Ts. Then the EF-Ts is, in turn, displaced by GTP, reforming EF-Tu–GTP. The active binary complex binds to an aminoacyl-tRNA, and the released EF-Ts can recycle.
Each cell has about 70,000 molecules of EF-Tu (which is about 5% of the total amount of bacterial protein), which approaches the number of aminoacyl-tRNA molecules. This implies that most aminoacyl-tRNAs are likely to be in ternary complexes. Each cell has only about 10,000 molecules of EF-T, about the same as the number of ribosomes. The kinetics of the interaction between EFTu and EF-Ts suggest that the EF-Tu–EF-Ts complex exists only transiently, so that the EF-Tu is very rapidly converted to the GTPbound form, and then to a ternary complex.
The role of GTP in the ternary complex has been studied by substituting an analog that cannot be hydrolyzed. The compound GMP-PCP has a methylene bridge in place of the oxygen that links the β and γ phosphates in GTP. In the presence of GMP-PCP, a ternary complex that binds aminoacyl-tRNA to the ribosome can be formed. However, the peptide bond cannot be formed, so the presence of GTP is needed for aminoacyl-tRNA to be bound at the A site. The hydrolysis is not required until later.
Kirromycin is an antibiotic that inhibits the function of EF-Tu. When EF-Tu is bound by kirromycin, it remains able to bind aminoacyltRNA to the A site. However, the EF-Tu–GDP complex cannot be released from the ribosome. Its continued presence prevents formation of the peptide bond between the peptidyl-tRNA and the aminoacyl-tRNA. As a result, the ribosome becomes “stalled” on the mRNA, bringing translation to a halt.
This effect of kirromycin demonstrates that inhibiting one step in translation blocks the next step. The reason is that the continued presence of EF-Tu prevents the aminoacyl end of aminoacyl-tRNA from entering the A site on the 50S subunit. Thus, the release of EF-Tu–GDP is needed for the ribosome to undertake peptide bond formation. The same principle is seen at other stages of translation: One reaction must be properly completed before the next can occur.
The interaction with EF-Tu also plays a role in quality control. Aminoacyl-tRNAs are brought into the A site without regard for whether their anticodons will fit the codon. The hydrolysis of EFTu– GTP is relatively slow; it takes longer than the time required for an incorrect aminoacyl-tRNA to dissociate from the A site, so most incorrect aminoacyl-tRNAs are removed at this stage. The release of EF-Tu–GDP after hydrolysis is also slow, so any remaining incorrect aminoacyl-tRNAs may dissociate at this stage. The basic principle is that the reactions involving EF-Tu occur slowly enough to allow incorrect aminoacyl-tRNAs to dissociate before they become “trapped” in translation.
In eukaryotes, the factor eEF1a is responsible for bringing aminoacyl-tRNA to the ribosome, also in a reaction that involves cleavage of a high-energy bond in GTP. Like its prokaryotic homolog (EF-Tu), it is abundant in the cell. After hydrolysis of GTP, the active form is regenerated by the factor eEF1βγ, a counterpart to EF-Ts.
الاكثر قراءة في مواضيع عامة في الاحياء الجزيئي
اخر الاخبار
اخبار العتبة العباسية المقدسة

الآخبار الصحية
