EF-4

El factor de elongación 4 ( EF-4 ) es un factor de elongación que se cree que se transloca de vuelta en el ribosoma durante la traducción del ARN a proteínas . Se encuentra de forma casi universal en ^{bacterias [1] y en orgánulos endosimbióticos eucariotas, incluidas las mitocondrias y los plastidios [2, 3} ] ^{. Responsable de} la corrección de errores durante la síntesis ^{de proteínas , el EF} - 4 es una adición reciente a la nomenclatura de factores de elongación bacterianos ^{[ 4 ] .}

Antes de ser reconocido como factor de elongación, EF-4 era conocido como peptidasa líder A (LepA), ya que es el primer cistrón del operón que contiene la peptidasa líder bacteriana . En eucariotas se le denomina tradicionalmente GUF1 (GTPasa de función desconocida 1). ^{[ 5 ]} Tiene el número EC preliminar 3.6.5.n1. ^{[ 6 ]}

LepA posee una secuencia altamente conservada. Se han encontrado ortólogos de LepA en bacterias y en casi todos los eucariotas. Se ha demostrado que la conservación de LepA abarca toda la proteína. Más específicamente, la identidad de aminoácidos de LepA entre los ortólogos bacterianos oscila entre el 55 % y el 68 %. ^{[ 4 ]}

Se han observado dos formas de LepA; una forma de LepA se ramifica con secuencias mitocondriales de LepA, mientras que la segunda se ramifica con ortólogos cianobacterianos . Estos hallazgos demuestran que LepA es importante para bacterias, mitocondrias y plastidios . LepA está ausente en arqueas . ^{[ 4 ]}

Se sabe que el gen que codifica LepA es el primer cistrón como parte de un operón bicistrón . LepA es un polipéptido de 599 aminoácidos con un peso molecular de 67 kDa. La secuencia de aminoácidos de LepA indica que es una proteína G , que consta de cinco dominios conocidos . Los primeros cuatro dominios están fuertemente relacionados con los dominios I, II, III y V del factor de elongación primario EF-G . Sin embargo, el último dominio de LepA es único. Este dominio específico reside en el extremo C-terminal de la estructura proteica. ^{[ 7 ]} Esta disposición de LepA se ha observado en las mitocondrias de células de levadura hasta células humanas .

Se sospecha que LepA mejora la fidelidad de la traducción al reconocer un ribosoma con ARNt mal translocado e inducir, en consecuencia, una retrotranslocación. Al retrotranslocar el ribosoma ya modificado postranscripcionalmente, el factor EF-G es capaz de realizar una translocación secundaria. La retrotranslocación mediada por LepA ocurre a una velocidad similar a la de una translocación dependiente de EF-G. Como se mencionó anteriormente, la estructura de EF-G es muy similar a la de LepA; por lo tanto, la función de LepA es igualmente similar a la de EF-G. Sin embargo, se ha demostrado mediante varios estudios que el dominio IV de EF-G ocupa la secuencia de decodificación del sitio A después de que los ARNt se hayan translocado de los sitios A y P a los sitios P ​​y E. Por lo tanto, el dominio IV de EF-G impide el retroceso del ARNt. A pesar de las similitudes estructurales entre LepA y EF-G, LepA carece de este dominio IV. De este modo, LepA reduce la barrera de activación entre los estados Pre y POST de forma similar a EF-G, pero, al mismo tiempo, es capaz de catalizar una translocación inversa en lugar de una translocación canónica.

LepA presenta actividad GTPasa desacoplada . Esta actividad es estimulada por el ribosoma en la misma medida que la de EF-G, conocida por tener la actividad GTPasa dependiente del ribosoma más fuerte entre todas las proteínas G caracterizadas implicadas en la traducción. Por el contrario, la actividad GTPasa desacoplada se produce cuando la estimulación de la escisión de GTP por el ribosoma no depende directamente de la síntesis de proteínas. En presencia de GTP, LepA actúa catalíticamente. Por otro lado, en presencia del GTP no hidrolizable (GDPNP), la acción de LepA se vuelve estequiométrica, saturándose aproximadamente a una molécula por ribosoma 70S. Estos datos demuestran que la escisión de GTP es necesaria para la disociación de LepA del ribosoma, lo que caracteriza a una proteína G típica. A bajas concentraciones de LepA (menos de 3 moléculas por ribosoma 70S), LepA reconoce específicamente los ribosomas translocados incorrectamente, los retrotransloca y, por lo tanto, permite que EF-G tenga una segunda oportunidad para catalizar la reacción de translocación correcta. A altas concentraciones (alrededor de 1 molécula por ribosoma 70S), LepA pierde su especificidad y retrotransloca todos los ribosomas POST. Esto coloca la maquinaria de traducción en un modo no reproductivo. Esto explica la toxicidad de LepA cuando se encuentra en una célula en altas concentraciones. Por lo tanto, a bajas concentraciones, LepA mejora significativamente el rendimiento y la actividad de las proteínas sintetizadas; sin embargo, a altas concentraciones, LepA es tóxica para las células.

Además, LepA influye en la formación del enlace peptídico . Mediante diversos estudios en los que se mezclaron derivados funcionales de ribosomas con puromicina (un análogo del extremo 3' de un aa-tRNA), se determinó que la adición de LepA a un ribosoma modificado postranscripcionalmente impide la formación de dipéptidos, ya que inhibe la unión del aa-tRNA al sitio A.

Se han realizado diversos experimentos para dilucidar la estructura y función de LepA. Un estudio notable se denomina "experimento de huella de pie": este experimento ayudó a determinar la capacidad de LepA para retrotranslocar. En este caso, se extendió un cebador mediante transcripción inversa a lo largo del ARNm unido al ribosoma. Los cebadores de las cadenas de ARNm modificadas de varios ribosomas se extendieron con y sin LepA. Posteriormente, se realizó un ensayo con los estados PRE y POST, y los estudios de escisión revelaron una mayor escisión posicional en el estado POST en comparación con el estado PRE. Dado que el estado POST se encontraba en presencia de LepA (más GTP), se determinó que la fuerte señal característica del estado POST era el resultado de LepA, que luego redujo la señal al nivel del estado PRE. Este estudio demostró que el ribosoma, al unirse al complejo LepA-GTP, adopta la configuración del estado PRE.

• Factores de elongación procariotas
• Factores de elongación eucariotas

• Investigación sobre la función biológica de la GTPasa LepA, altamente conservada . Tesis doctoral.