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与 GTP 类似物结合的大肠杆菌延伸因子 Tu 显示出与 GDP 结合形式等效的开放构象。

E. coli elongation factor Tu bound to a GTP analogue displays an open conformation equivalent to the GDP-bound form.

机构信息

Department of Molecular Biology & Genetics, University of Aarhus, Gustav Wieds Vej 10 C, DK-8000 Aarhus C, Denmark.

Department of Physics, West Chester University, West Chester, PA 19383, USA.

出版信息

Nucleic Acids Res. 2018 Sep 19;46(16):8641-8650. doi: 10.1093/nar/gky697.

DOI:10.1093/nar/gky697
PMID:30107565
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6144822/
Abstract

According to the traditional view, GTPases act as molecular switches, which cycle between distinct 'on' and 'off' conformations bound to GTP and GDP, respectively. Translation elongation factor EF-Tu is a GTPase essential for prokaryotic protein synthesis. In its GTP-bound form, EF-Tu delivers aminoacylated tRNAs to the ribosome as a ternary complex. GTP hydrolysis is thought to cause the release of EF-Tu from aminoacyl-tRNA and the ribosome due to a dramatic conformational change following Pi release. Here, the crystal structure of Escherichia coli EF-Tu in complex with a non-hydrolysable GTP analogue (GDPNP) has been determined. Remarkably, the overall conformation of EF-Tu·GDPNP displays the classical, open GDP-bound conformation. This is in accordance with an emerging view that the identity of the bound guanine nucleotide is not 'locking' the GTPase in a fixed conformation. Using a single-molecule approach, the conformational dynamics of various ligand-bound forms of EF-Tu were probed in solution by fluorescence resonance energy transfer. The results suggest that EF-Tu, free in solution, may sample a wider set of conformations than the structurally well-defined GTP- and GDP-forms known from previous X-ray crystallographic studies. Only upon binding, as a ternary complex, to the mRNA-programmed ribosome, is the well-known, closed GTP-bound conformation, observed.

摘要

根据传统观点,GTPases 作为分子开关,分别结合 GTP 和 GDP 循环处于独特的“开”和“关”构象。原核生物蛋白质合成所必需的翻译延伸因子 EF-Tu 是一种 GTPase。在其 GTP 结合形式中,EF-Tu 将氨酰基-tRNA 作为三元复合物递送到核糖体。由于 Pi 释放后发生剧烈的构象变化,人们认为 GTP 水解会导致 EF-Tu 从氨酰基-tRNA 和核糖体上释放。在这里,已确定了与非水解 GTP 类似物 (GDPNP) 结合的大肠杆菌 EF-Tu 的晶体结构。值得注意的是,EF-Tu·GDPNP 的整体构象显示出经典的、开放的 GDP 结合构象。这与一种新出现的观点一致,即结合的鸟嘌呤核苷酸的身份并没有“锁定” GTPase 处于固定构象。通过单分子方法,通过荧光共振能量转移在溶液中探测各种配体结合形式的 EF-Tu 的构象动力学。结果表明,游离在溶液中的 EF-Tu 可能会采样比以前的 X 射线晶体学研究中已知的结构明确的 GTP 和 GDP 形式更广泛的构象集。只有在与 mRNA 编程的核糖体结合形成三元复合物时,才会观察到众所周知的、封闭的 GTP 结合构象。

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