EF-Ts

EF-Ts、細菌
識別子
シンボル	EF-Ts/EF-1B
インタープロ	IPR001816

EF-Ts二量体化ドメイン
識別子
シンボル	EF_TS
ファム	PF00889
インタープロ	IPR014039
利用可能なタンパク質構造: ファム   構造 / ECOD   PDB RCSB PDB; PDBe; PDBj PDBサム 構造の概要

EF-Ts（耐熱性伸長因子）は、原核生物の伸長因子の一つです。ヒトミトコンドリアではTSFMとして存在し、真核生物のEF-1Bに類似しています。

EF-TsはEF-Tu（熱不安定性伸長因子）のグアニン ヌクレオチド交換因子として機能し、EF-Tuからのグアノシン二リン酸の​​遊離を触媒します。これにより、EF-Tuは新たなグアノシン三リン酸分子に結合し、EF-Tsを遊離させ、さらに別のアミノアシルtRNAの付加を触媒します。^[1]

構造

EF-TsとEF-Tu二量体からなる伸長因子複合体の完全構造

Qβレプリカーゼタンパク質は四量体タンパク質であり、4つのサブユニットから構成されています。これらのサブユニットは、2つの伸長因子EF-TuとEF-Ts、リボソームタンパク質サブユニットS1、そしてRNA依存性RNAポリメラーゼβサブユニットです。2つの伸長因子は、伸長因子複合体として知られるヘテロ二量体構造を形成し、RDRPβサブユニットの重合活性に不可欠です。^[2]その二次構造構成要素は、αヘリックス、βシート、およびβバレルで構成されています。

EF-Tsはタンパク質の上部の大部分を占め、EF-Tuはβバレルが見られる下部の半分を占めています。EF-Tuの活性部位にグアニンヌクレオチドが結合していない場合、この構造はオープンであると考えられます。EF-Ts鎖は、C末端ドメイン、N末端ドメイン、二量体化ドメイン、コアドメインという4つの重要なドメインで構成されており、これらはすべてタンパク質の構造と機能において特定の役割を果たしています。二量体化ドメインには4つの反平行αヘリックスが含まれており、これがEF-TuとEF-Tsが接触して二量体構造を形成する主な原因となっています^[3]。

ドメイン

EF-Tのドメイン

N末端ドメインは残基1～54（n1～n54）にまたがり、コアドメインはn55～n179、二量体化ドメインはn180～n228、そして最後にC末端ドメインはn264～n282にまたがる。コアドメインにはCとNという2つのサブドメインが含まれており、それぞれEF-Tuのドメイン3とドメイン1と相互作用する。^[4]

伸長プロセス経路

EF-Tsはグアニンヌクレオチド交換因子として機能し、EF-Tu*GDP（不活性型）からEF-Tu*GTP（活性型）への反応を触媒します。EF-Tu（活性型）は、アミノアシルtRNAをリボソームへ送ります。したがって、EF-Tsの主な役割は、EF-Tuを活性型に戻し、次の伸長サイクルを完了させることです。

この経路の大部分は、活性部位を含むEF-Tuドメイン1の構造変化と、リボソームおよびtRNAによるスイッチ1および2領域の操作によって行われる。まず、EF-Tuのドメイン1では、EF-Tsによる活性化の前に、不活性型の触媒残基His84をブロックする一連の疎水性残基によってGTPase活性部位がブロックされる。^[5] tRNAがEF-Tuに結合すると、リボソームに運ばれ、GTPが加水分解されて、EF-TuがtRNAに結合する親和性が低くなる。リボソームはスイッチ1領域の操作によってこれを行い、GTP加水分解後、二次構造が主にαヘリックスからβヘアピンに切り替わる。^[6]次に、EF-Tuは不活性状態でリボソームから放出され、EF-Tsによって再び活性化されるまでサイクルが完了します。

EF-TuのヘリックスDは、グアニンヌクレオチド交換のためにEF-TsのN末端ドメインと相互作用する必要がある。最近の研究では、EF-TuのヘリックスD上の特定の残基を変異させることで、グアニンヌクレオチド交換の反応速度論を研究し、この経路に関与する主要な残基を明らかにした。Leu148とGlu152の変異は、EF-TsのN末端ドメインがヘリックスDに結合する速度を著しく低下させ、これらの2つの残基が反応経路において重要な役割を果たしていると結論づけられた。^[7]

生物間のアミノ酸の保存

本稿ではQβバクテリオファージに存在するEF-Tsに焦点を当てていますが、多くの生物がEF-Tsとほぼ同様の機能を持つタンパク質を用いて同様の伸長プロセスを利用しています。EF-Tsは、様々な生化学的経路で見られるグアニンヌクレオチド交換因子として知られるタンパク質群と、TSFスーパーファミリーの両方に属しています。他の生物間で見られるアミノ酸配列の保存性の大部分は、EF-TsがEF-Tuに結合してグアニンヌクレオチド交換が起こるN末端ドメインにあります。以下は、他の生物に存在するEF-Tsの重要なN末端ドメインのアラインメントです。

大腸菌:     8-LVKE L RERTGAGMMDCKK A LT-20 P0A6P1
 LacBS:       8-LVAE L RKRTEVSITKARE A LS-20 B0CRK4 (真菌、ミトコンドリア)
タウルス: 8-LLMK L RRKTGYSFINCKK A LE-20 P43896 (哺乳類、ミトコンドリア)
ショウジョウバエ: 8-ALAA L RKKTGYTFANCKK A LE-20 Q9VJC7 (昆虫、ミトコンドリア)
保全  ： **。：*  ： ..：：**

4つのアミノ酸すべてにおいて保存されているアミノ酸は、Leu12とArg18（上記太字で示されている文字）です。これら2つの残基は完全に保存されている唯一の2つであるため、グアニンヌクレオチド交換において重要な役割を果たしていると結論付けることができます。真核生物では、EF-1が同じ機能を果たしており、2つの伸長因子の構造的相違にもかかわらず、グアニンヌクレオチド交換のメカニズムはEF-Tとほぼ同じです。^[3]

参照

• 原核生物の伸長因子
• EF-Tu（伸長因子熱不安定性）
• EF-G（伸長因子G）
• EF-P（伸長因子P）
• タンパク質翻訳
• GTPアーゼ

参考文献

1. Kawashima T, Berthet-Colominas C, Wulff M, Cusack S, Leberman R (1996年2月). 「大腸菌EF-Tu.EF-Ts複合体の2.5Å分解能での構造」Nature 379 ( 6565): 511–8 . doi :10.1038/379511a0. PMID  8596629. S2CID  4273375.
2. 富田 憲一 (2014年9月). 「Qβレプリカーゼの構造と機能：タンパク質合成を超えた翻訳因子」. International Journal of Molecular Sciences . 15 (9): 15552–70 . doi : 10.3390/ijms150915552 . PMC 4200798. PMID  25184952 . 
3. Parker J (2001). 「伸長因子；翻訳」遺伝学百科事典610–611頁 .
4. Spremulli LL, Coursey A, Navratil T, Hunter SE (2004). 「哺乳類ミトコンドリアタンパク質生合成における開始因子と伸長因子」.核酸研究と分子生物学の進歩. 77 : 211–61 . doi :10.1016/S0079-6603(04)77006-3. ISBN 9780125400770. PMID  15196894。
5. Schmeing TM, Voorhees RM, Kelley AC, Gao YG, Murphy FV, Weir JR, Ramakrishnan V (2009年10月). 「EF-TuとアミノアシルtRNAに結合したリボソームの結晶構造」. Science . 326 (5953): 688– 694. Bibcode :2009Sci...326..688S. doi :10.1126/science.11​​79700. PMC 3763470. PMID  19833920 . 
6. Schuette JC, Murphy FV, Kelley AC, Weir JR, Giesebrecht J, Connell SR, et al. (2009年3月). 「デコード中のリボソームによる伸長因子EF-TuのGTPase活性化」. The EMBO Journal . 28 (6): 755–65 . doi :10.1038/emboj.2009.26. PMC 2666022. PMID 19229291  . 
7. Wieden HJ, Gromadski K, Rodnin D, Rodnina MV (2002年2月). 「EF-Tuにおける伸長因子（EF）-Ts触媒ヌクレオチド交換のメカニズム。グアニン塩基における接触の寄与」. The Journal of Biological Chemistry . 277 (8): 6032–6 . doi : 10.1074/jbc.M110888200 . PMID  11744709.