Ver el código de «EF-G»

'''EF-G''' (factor de elongación G, históricamente conocido como '''translocasa''') es un [[Factor de elongación|factor de elongación procariota]] implicado en la [[Traducción (genética)|traducción de proteínas]]. Como [[GTPasa]], EF-G cataliza el movimiento (translocación) del [[ARN de transferencia]] (ARNt) y [[ARN mensajero]] (ARNm) a través del [[ribosoma]].<ref name="shoji">{{Cita publicación|título=Ribosomal translocation: one step closer to the molecular mechanism|apellidos=Shoji|nombre=S|apellidos2=Walker|nombre2=SE|fecha=2009|publicación=ACS Chem Biol|volumen=4|número=2|páginas=93–107|doi=10.1021/cb8002946|pmc=3010847|pmid=19173642|apellidos3=Fredrick|nombre3=K}}</ref>

== Estructura ==
Codificado por el gen ''fusA'' en el operón ''str'', EF-G está compuesta de 704 aminoácidos que forman 5 [[Dominio proteico|dominios]], referidos como Dominio I a Dominio V. El Dominio I también se le conoce como Dominio-G o Dominio I(G), ya que interactúa con [[guanosín trifosfato]] (GTP) y lo [[Hidrólisis|hidroliza]].<ref name="Post 4660–4666">{{Cita publicación|título=DNA sequences from the str operon of Escherichia coli|apellidos=Post|nombre=L. E.|apellidos2=Nomura|nombre2=M.|fecha=1980-05-25|publicación=The Journal of Biological Chemistry|volumen=255|número=10|páginas=4660–4666|issn=0021-9258|doi=10.1016/S0021-9258(19)85545-X|pmid=6989816}}</ref> El Dominio I también participa en la interacción de EF-G con el ribosoma, y contiene la región N-terminal de la cadena [[Péptido|polipeptídica]].<ref>{{Cita publicación|título=The ribosome destabilizes native and non-native structures in a nascent multidomain protein|apellidos=Liu|nombre=Kaixian|apellidos2=Rehfus|nombre2=Joseph E.|fecha=2017-07-01|publicación=Protein Science|volumen=26|número=7|páginas=1439–1451|idioma=en|issn=1469-896X|doi=10.1002/pro.3189|pmc=5477528|pmid=28474852|apellidos3=Mattson|nombre3=Elliot|apellidos4=Kaiser|nombre4=Christian M.}}</ref><ref name=":1">{{Cita publicación|título=Ribosomal protein L7/L12 is required for GTPase translation factors EF-G, RF3, and IF2 to bind in their GTP state to 70S ribosomes|apellidos=Carlson|nombre=Markus A.|apellidos2=Haddad|nombre2=Bassam G.|fecha=2017-06-01|publicación=The FEBS Journal|volumen=284|número=11|páginas=1631–1643|idioma=en|issn=1742-4658|doi=10.1111/febs.14067|pmc=5568246|pmid=28342293|apellidos3=Weis|nombre3=Amanda J.|apellidos4=Blackwood|nombre4=Colby S.|apellidos5=Shelton|nombre5=Catherine D.|apellidos6=Wuerth|nombre6=Michelle E.|apellidos7=Walter|nombre7=Justin D.|apellidos8=Spiegel|nombre8=Paul Clint}}</ref> El Dominio IV es esencial para la translocación, pues experimenta un gran cambio conformacional y se introduce en el sitio A de la subunidad 30S del ribosoma, empujando el ARNm y ARNt  del sitio A al sitio P del ribosoma.<ref>{{Cita publicación|título=Following movement of domain IV of elongation factor G during ribosomal translocation|apellidos=Salsi|nombre=Enea|apellidos2=Farah|nombre2=Elie|publicación=Proceedings of the National Academy of Sciences|volumen=111|número=42|páginas=15060–15065|bibcode=2014PNAS..11115060S|doi=10.1073/pnas.1410873111|pmc=4210333|pmid=25288752|apellidos3=Dann|nombre3=Jillian|apellidos4=Ermolenko|nombre4=Dmitri N.|año=2014}}</ref>

Los cinco dominios pueden ser también separados a dos super-dominios. El super-dominio I consta de los dominios I y II, y el super-dominio II consta de los dominios III - IV. Durante la translocación, el super-dominio I se mantiene relativamente sin cambios, ya que es responsable de la estrecha interacción con el ribosoma. Sin embargo, el super-dominio II experimenta un gran movimiento rotacional del estado pre-translocacional (PRE) al estado post-translocacional (POST). El super-dominio I  es similar a las secciones equivalentes de [[EF-Tu]], mientras que el super-dominio II en el estado POST imita el ARNt del complejo ternario EF-Tu·GTP·aa-ARNt.<ref>{{Cita publicación|título=Conformational Changes of Elongation Factor G on the Ribosome during tRNA Translocation|apellidos=Lin|nombre=Jinzhong|apellidos2=Gagnon|nombre2=Matthieu G.|publicación=Cell|volumen=160|número=1–2|páginas=219–227|doi=10.1016/j.cell.2014.11.049|pmc=4297320|pmid=25594181|apellidos3=Bulkley|nombre3=David|apellidos4=Steitz|nombre4=Thomas A.|año=2015}}</ref><ref>{{Cita publicación|título=Molecular dynamics of EF-G during translocation|apellidos=Li|nombre=Wen|apellidos2=Trabuco|nombre2=Leonardo G.|fecha=2011-05-01|publicación=Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics|volumen=79|número=5|páginas=1478–1486|idioma=en|issn=1097-0134|doi=10.1002/prot.22976|pmc=3132869|pmid=21365677|apellidos3=Schulten|nombre3=Klaus|apellidos4=Frank|nombre4=Joachim}}</ref><ref>{{Cita publicación|título=New insights into the enzymatic role of EF-G in ribosome recycling|apellidos=Zhang|nombre=Dejiu|apellidos2=Yan|nombre2=Kaige|publicación=Nucleic Acids Research|volumen=43|número=21|páginas=10525–33|doi=10.1093/nar/gkv995|pmc=4666400|pmid=26432831|apellidos3=Zhang|nombre3=Yiwei|apellidos4=Liu|nombre4=Guangqiao|apellidos5=Cao|nombre5=Xintao|apellidos6=Song|nombre6=Guangtao|apellidos7=Xie|nombre7=Qiang|apellidos8=Gao|nombre8=Ning|apellidos9=Qin|nombre9=Yan|año=2015}}</ref><ref>{{Cita publicación|título=Structure of the ternary complex of EF-Tu: macromolecular mimicry in translation|url=https://archive.org/details/sim_trends-in-biochemical-sciences_1996-03_21_3/page/81|apellidos=Nyborg|nombre=J.|apellidos2=Nissen|nombre2=P.|fecha=March 1996|publicación=Trends in Biochemical Sciences|volumen=21|número=3|páginas=81–82|issn=0968-0004|doi=10.1016/S0968-0004(96)30008-X|pmid=8882578|apellidos3=Kjeldgaard|nombre3=M.|apellidos4=Thirup|nombre4=S.|apellidos5=Polekhina|nombre5=G.|apellidos6=Clark|nombre6=B. F.}}</ref>
[[Archivo:EF-G_Post_State_PDB_4V5F_(labeled).jpg|izquierda|miniaturadeimagen|Estructura cristalográfica de EF-G en el estado POST con los dominios I - V marcados. PDB ID: 4V5F]]

=== EF-G en el ribosoma ===

==== Interacción con L7/L12 ====
L7/L12 es una proteína multicopia de la subunidad grande del ribosoma bacteriano que interactúa con ciertas GTPasas, como el factor de iniciación 2, [[EF-Tu|factor de elongación-Tu]], factor de liberación 3, y EF-G.<ref>{{Cita publicación|título=Bacterial ribosome requires multiple L12 dimers for efficient initiation and elongation of protein synthesis involving IF2 and EF-G|apellidos=Mandava|nombre=C. S.|apellidos2=Peisker|nombre2=K.|fecha=2011-11-18|publicación=Nucleic Acids Research|volumen=40|número=5|páginas=2054–2064|issn=0305-1048|doi=10.1093/nar/gkr1031|pmc=3299993|pmid=22102582|apellidos3=Ederth|nombre3=J.|apellidos4=Kumar|nombre4=R.|apellidos5=Ge|nombre5=X.|apellidos6=Szaflarski|nombre6=W.|apellidos7=Sanyal|nombre7=S.}}</ref> Específicamente, el C-terminal de L7/L12 interactúa con EF-G y es necesario para la hidrólisis del GTP.<ref name=":1"/>

==== Interacción con el centro asociado de GTPasa ====
El Centro Asociado de GTPasa (GAC) es una región de la subunidad grande del ribosoma que consta de dos regiones más pequeñas del ARN ribosomal llamadas el tallo L11 y el bucle sarcina-ricina (SRL, sarcin-ricin loop).<ref>Maklan, E. J. (2012). Genetic and Biochemical Analysis of the GTPase Associated Center of the Ribosome. ''UC Santa Cruz''. Merritt ID: ark:/13030/m5js9t4d. Retrieved from https://escholarship.org/uc/item/7gh9v43h</ref> Como el SRL está altamente conservado en la evolución, el SRL es crítico para ayudar a las GTPasas a unirse al ribosoma, pero no es esencial para la hidrólisis del GTP. Hay algunas evidencias de que un oxígeno del fosfato en el residuo A2662 del SRL puede ayudar a hidrolizar GTP.<ref>{{Cita publicación|título=Functional Role of the Sarcin–Ricin Loop of the 23S rRNA in the Elongation Cycle of Protein Synthesis|apellidos=Shi|nombre=Xinying|apellidos2=Khade|nombre2=Prashant K.|publicación=Journal of Molecular Biology|volumen=419|número=3–4|páginas=125–138|doi=10.1016/j.jmb.2012.03.016|pmc=3348345|pmid=22459262|apellidos3=Sanbonmatsu|nombre3=Karissa Y.|apellidos4=Joseph|nombre4=Simpson|año=2012}}</ref>
[[Archivo:EF-G,_mRNA,_and_tRNAs_in_POST_state_PDB_4W29.gif|miniaturadeimagen|Animación del ribosoma 70S con el ARNt del sitio P (naranja), ARNt del sitio E (verde), ARNm (amarillo), y EF-G (rojo) en el estado POST. PDB ID: 4W29]]

== Función en elongación ==
EF-G cataliza la translocación del ARNt y ARNm en el ribosoma al final de cada ronda de elongación polipeptídica.<ref name="shoji"/> En este proceso, el [[Peptidil transferasa|centro peptidil transferasa]] (PTC) cataliza la formación de un [[enlace peptídico]] entre aminoácidos, transfiriendo la cadena polipéptídica del ARNt del sitio P al ARNt del sitio A. Así, las subunidades 50S y 30S del ribosoma pueden rotar relativamente entre ellas aproximadamente 7°.<ref name=":2">{{Cita publicación|título=Three tRNAs on the ribosome slow translation elongation|apellidos=Choi|nombre=Junhong|apellidos2=Puglisi|nombre2=Joseph D.|publicación=Proceedings of the National Academy of Sciences|volumen=114|número=52|páginas=13691–13696|doi=10.1073/pnas.1719592115|pmc=5748233|pmid=29229848|año=2017}}</ref><ref>{{Cita publicación|título=Rotation of the head of the 30S ribosomal subunit during mRNA translocation|apellidos=Guo|nombre=Z.|apellidos2=Noller|nombre2=H. F.|publicación=Proceedings of the National Academy of Sciences|volumen=109|número=50|páginas=20391–20394|bibcode=2012PNAS..10920391G|doi=10.1073/pnas.1218999109|pmc=3528506|pmid=23188795|año=2012}}</ref> Esta rotación esta acompañada del movimiento de los extremos 3' de ambos ARNt de los sitios A y P en la subunidad grande a los sitios P y E respectivamente, mientras que los anticodones se mantienen en su posición original en la subunidad pequeña. Este estado intermedio del ribosoma, en el cual el primer ARNt ocupa una posición híbrida A/P y el segundo ARNt ocupa la posición híbrida P/E la posición es el substrato para EF-G-GTP.<ref name="shoji" /><ref name=":2" />

Como [[GTPasa]], EF-G asociada a GTP se une a este estado intermedio del ribosoma cerca el sitio A e hidroliza GTP, liberando [[guanosín difosfato]] y [[fosfato inorgánico]]:

: <chem>GTP + H2O -> GDP + P_{i}</chem>

La hidrólisis de GTP permite un gran cambio conformacional de EF-G, forzando el ARNt A/P a ocupar completamente el sitio P, el P/E tRNA a ocupar completamente el sitio E (y salir del ribosoma), y el mRNA para cambiar tres nucleótidos abajo relativos al ribosoma. El PIB-EF atado-molécula de G entonces disocía del complejo, dejando otro libre Un-sitio donde el ciclo de alargamiento puede empezar otra vez.<ref name="shoji"/><ref>{{Cita publicación|título=Dual use of GTP hydrolysis by elongation factor G on the ribosome|apellidos=da Cunha|nombre=CE|apellidos2=Belardinelli|nombre2=R|fecha=2013|publicación=Translation|volumen=1|número=1|páginas=e24315|doi=10.4161/trla.24315|pmc=4718068|pmid=26824016|apellidos3=Peske|nombre3=F|apellidos4=Holtkamp|nombre4=W|apellidos5=Wintermeyer|nombre5=W|apellidos6=Rodnina|nombre6=MV}}</ref>
[[Archivo:EF-G_and_tRNAs_in_the_POST_state.jpg|miniaturadeimagen|Estructura cristalográfica del ribosoma con dos ARNt (naranja y verde) y EF-G (en cian) después de la translocación. PDB ID: 4W29.]]

== Función en terminación ==
El proceso de elongación continúa hasta que un [[codón de terminación]] aparece en el ARNm. Un factor de liberación de clase I (RF1 o RF2) interacciona con el codón de terminación, el cual induce la hidrólisis del enlace péptido-ARNt en el sitio P, péptido naciente continúa plegándose y deja el ribosoma 70S, el ARNm, el ARNt (en el sitio P), y el factor de liberación de clase I (en el sitio A).<ref name=":0">{{Cita publicación|título=A Possible Role of the Full-Length Nascent Protein in Post-Translational Ribosome Recycling|apellidos=Das|nombre=Debasis|apellidos2=Samanta|nombre2=Dibyendu|fecha=2017-01-18|publicación=PLOS ONE|volumen=12|número=1|páginas=e0170333|idioma=en|bibcode=2017PLoSO..1270333D|issn=1932-6203|doi=10.1371/journal.pone.0170333|pmc=5242463|pmid=28099529|apellidos3=Bhattacharya|nombre3=Arpita|apellidos4=Basu|nombre4=Arunima|apellidos5=Das|nombre5=Anindita|apellidos6=Ghosh|nombre6=Jaydip|apellidos7=Chakrabarti|nombre7=Abhijit|apellidos8=Gupta|nombre8=Chanchal Das}}</ref><ref>{{Cita publicación|título=Splitting of the posttermination ribosome into subunits by the concerted action of RRF and EF-G|publicación=Molecular Cell|volumen=18|número=6|páginas=675–686|doi=10.1016/j.molcel.2005.05.016|pmid=15949442|año=2005}}</ref>

De manera GTP-dependiente, el reciclaje subsiguiente es catalizado por el factor de liberación de clase II llamado RF3/prfC, el factor de reciclaje del ribosoma (RRF), el factor de iniciación 3 (IF3) y EF-G. RF3 libera al factor de liberación de clase I para poder ocupar el sitio A del ribosoma. Un sitio. EF-G hidroliza GTP y experimenta un gran cambio conformational para empujar RF3 en el ribosoma, el cual ocurre junto a una disociación del ARNt y promueve la rotación entre las subunidades del ribosoma. Este movimiento rompe el puente B2a/B2b, el cual conecta las subunidades 30S y 50S, de modo que el ribosoma puede disociar.<ref name=":0"/> IF3 entonces aísla la subunidad 30S para impedir la reasociación.<ref>{{Cita publicación|título=The role of ribosome recycling factor in dissociation of 70S ribosomes into subunits|apellidos=Hirokawa|nombre=Go|apellidos2=Nijman|nombre2=Romana M.|fecha=2005-08-01|publicación=RNA|volumen=11|número=8|páginas=1317–1328|idioma=en|issn=1355-8382|doi=10.1261/rna.2520405|pmc=1370814|pmid=16043510|apellidos3=Raj|nombre3=V. Samuel|apellidos4=Kaji|nombre4=Hideko|apellidos5=Igarashi|nombre5=Kazuei|apellidos6=Kaji|nombre6=Akira}}</ref>

== Importancia clínica ==
EF-G en [[Bacteria patógena|bacterias patógenas]] puede ser inhibido por [[Antibiótico|antibióticos]] que impiden la asociación de EF-G al ribosoma, la translocación o la disociación del ribosoma.<ref name=":4">{{Cita publicación|título=Thiostrepton inhibits stable 70S ribosome binding and ribosome-dependent GTPase activation of elongation factor G and elongation factor 4|apellidos=Walter|nombre=Justin D.|apellidos2=Hunter|nombre2=Margaret|fecha=2012-01-01|publicación=Nucleic Acids Research|volumen=40|número=1|páginas=360–370|idioma=en|issn=0305-1048|doi=10.1093/nar/gkr623|pmc=3245911|pmid=21908407|apellidos3=Cobb|nombre3=Melanie|apellidos4=Traeger|nombre4=Geoff|apellidos5=Spiegel|nombre5=P. Clint}}</ref><ref name=":5">{{Cita publicación|título=The Antibiotics Dityromycin and GE82832 Bind Protein S12 and Block EF-G-Catalyzed Translocation|apellidos=Bulkley|nombre=David|apellidos2=Brandi|nombre2=Letizia|publicación=Cell Reports|volumen=6|número=2|páginas=357–365|doi=10.1016/j.celrep.2013.12.024|pmc=5331365|pmid=24412368|apellidos3=Polikanov|nombre3=Yury S.|apellidos4=Fabbretti|nombre4=Attilio|apellidos5=O’Connor|nombre5=Michael|apellidos6=Gualerzi|nombre6=Claudio O.|apellidos7=Steitz|nombre7=Thomas A.|año=2014}}</ref><ref name=":3">{{Cita publicación|título=Effect of Fusidic Acid on the Kinetics of Molecular Motions During EF-G-Induced Translocation on the Ribosome|apellidos=Belardinelli|nombre=Riccardo|apellidos2=Rodnina|nombre2=Marina V.|fecha=2017-09-05|publicación=Scientific Reports|volumen=7|número=1|páginas=10536|idioma=En|bibcode=2017NatSR...710536B|issn=2045-2322|doi=10.1038/s41598-017-10916-8|pmc=5585275|pmid=28874811}}</ref>

Por ejemplo, el antibiótico tioestreptona impide a EF-G asociarse al ribosoma de forma estable.<ref name=":4"/> Otros antibióticos como ditiromicina y GE82832 inhiben la translocación, pero no inhiben la asociación de EF-G al ribosoma.<ref name=":5"/>

El [[ácido fusídico]] inhibe el crecimiento de ''[[Staphylococcus aureus]]'' y otras [[Bacteria|bacterias]] mediante el bloqueo de EF-G en el ribosoma, impidiendo que se pueda disociar.<ref name=":3"/><ref>{{Cita publicación|título=Mechanism of Elongation Factor-G-mediated Fusidic Acid Resistance and Fitness Compensation inStaphylococcus aureus|apellidos=Koripella|nombre=Ravi Kiran|apellidos2=Chen|nombre2=Yang|publicación=Journal of Biological Chemistry|volumen=287|número=36|páginas=30257–30267|doi=10.1074/jbc.m112.378521|pmc=3436278|pmid=22767604|apellidos3=Peisker|nombre3=Kristin|apellidos4=Koh|nombre4=Cha San|apellidos5=Selmer|nombre5=Maria|apellidos6=Sanyal|nombre6=Suparna|año=2012}}</ref> Aun así, algunas bacterias han desarrollado resistencia al ácido fusídico debido a [[Mutación genética|mutaciones puntuales]] en el gen ''fusA'', el cual impide la interacción del antibiótico con EF-G.<ref name="pmid15935566">{{Cita publicación|título=Hyper-susceptibility of a fusidic acid-resistant mutant of Salmonella to different classes of antibiotics|fecha=June 2005|publicación=FEMS Microbiology Letters|volumen=247|número=2|páginas=215–20|doi=10.1016/j.femsle.2005.05.007|pmid=15935566}}</ref><ref name="pmid10931308">{{Cita publicación|título=Fusidic acid-resistant EF-G perturbs the accumulation of ppGpp|fecha=July 2000|publicación=Molecular Microbiology|volumen=37|número=1|páginas=98–107|doi=10.1046/j.1365-2958.2000.01967.x|pmid=10931308}}</ref>

== Evolución ==
EF-G tiene una historia evolutiva compleja, con numerosas versiones parálogas en bacterias, sugiriendo subfuncionalización de diferentes variantes de EF-G.<ref name=":6">{{Cita publicación|título=Evolution of elongation factor G and the origins of mitochondrial and chloroplast forms|url=https://archive.org/details/sim_molecular-biology-and-evolution_2011-03_28_3/page/1281|apellidos=G C Atkinson|apellidos2=S L Baldauf|publicación=Molecular Biology and Evolution|volumen=28|número=3|páginas=1281–92|doi=10.1093/molbev/msq316|pmid=21097998|año=2011}}</ref>

Los [[factores de elongación]] existen en los tres [[Dominio (biología)|dominios]] taxonómicos con una función similar en el ribosoma. Los homólogos [[Eukaryota|eucariotas]] y [[Archaea|arqueas]] de EF-G son eEF2 y aEF2, respectivamente. En bacterias (y algunas arqueas), el gen ''fusA'' que codifica EF-G está encontrado dentro del gen conservado ''str'', con la secuencia 5′ - rpsL - rpsG - ''fusA'' - tufA - 3′.<ref name="Post 4660–4666"/> Sin embargo, existen dos otras formas importantes de EF-G en algunas especies de [[espiroquetas]], [[planctomicetos]], y δ-proteobacterias, los cuales forman el grupo '''spd''' de bacterias que tienen factores de elongación spdEFG1 y spdEFG2.<ref name=":6"/><ref name=":7">{{Cita publicación|título=A Computational Study of Elongation Factor G (EFG) Duplicated Genes: Diverged Nature Underlying the Innovation on the Same Structural Template|apellidos=Margus|nombre=Tõnu|apellidos2=Remm|nombre2=Maido|fecha=2011-08-04|publicación=PLOS ONE|volumen=6|número=8|páginas=e22789|idioma=en|bibcode=2011PLoSO...622789M|issn=1932-6203|doi=10.1371/journal.pone.0022789|pmc=3150367|pmid=21829651|apellidos3=Tenson|nombre3=Tanel}}</ref>

De spdEFG1 y spdEFG2 evolucionaron los factores de elongación mitocondriales mtEFG1 (GFM1) y mtEFG2 (GFM2), respectivamente.<ref name=":6"/><ref name=":7"/> Las dos funciones de EF-G en la elongación y la terminación de traducción de proteínas están divididas entre los factores de elongación mitocondriales, con mtEFG1 responsable de la translocación y mtEFG2 responsable de la terminación y reciclaje con RRF mitocondrial.

== Véase también ==

* [[Factor de elongación]]
* [[EF-Tu]] (factor de alargamiento thermo inestable)
* [[Traducción (genética)|Traducción de proteínas]]
* [[GTPasa]]

== Referencias ==
{{listaref}}
{{Control de autoridades}}
[[Categoría:Biología]]
[[Categoría:Proteínas]]