Фактор элонгации EF-Tu (EF1A): Конформационный переход из разомкнутого (открытого) в сомкнутое (закрытое) состояние при связывании ГТФ
EF-Tuне очень крупный белок, состоящий из 3-х доменов. 1-ый домен: N-концевой, ГДФ/ГТФ-связывающий, ГДФ/ГТФ-зависимый. 2-ой и 3-ий домены очень тесно связаны друг с другом, относительно друг друга почти не сдвигаются. Фактор нужно рассматривать как две половинки. Слева половинки слабо связаны и флуктуируют. Когда входит ГТФ, появляется лишний фосфат (гамма-фосфат), который притягивает к себе положительно заряженные группы спиралей, которые прижимаются и поворачиваются. Когда спирали поворачиваются, они оказываются комплементарными бета-тяжам на 3-ем домене. Образуется желоб, он имеет сродство к части Аа-тРНК (ацилируемой части). Аминокислотный остаток складывается в ямки между тремя доменами.
Здесь представлены белковые тяжи по-другому. Видно, что при присоединении ГТФ белок компактизируется, флуктуация исчезает, становится жестким. Образуется хорошая связывающая поверхность.
<= тут справа фактор перевернут. Красный – первый домен, зеленый и синий – 2-ой и 3-ий домены. Они сомкнулись и в участке между доменами связался аминоацильный конец. Черешок укладывается в желоб.
Антикодоновая часть торчит и может взаимодействовать с малой субъединицей и с кодоном.
Плечо малой субъединицы связывает нижнюю часть. Справа на изгибе – связь с рибосомной субъединицей. Т.е. эти части как бы слипают две субъединицы. Спираль связывается в желобе. Участок 2 оказывается между доменами. (это к рисунку вверху серенькому)
При связывании меняется конформация самого фактора. Аа-тРНК с фатором с ГТФ связывается так что, плечо связано с одной частью комплекса, L10 связана с другой частью комплекса, тРНК развернута в сторону фактору, это напряженное состояние. Когда фактор выпадает, она разворачивается в а-участок.
1) Р/р состояние, взаимодействует с Аа-тРНК с EF-Tu*ГТФ.
2) Новая Аа-тРНК взаимодействует с рибосомой. Состояние А/Т, Р/р. Т – значит фактор Тu. А часть связана с кодоном.
3) Гидролиз ГТФ на ГДФ и ортофостфат. Фактор уходит, Аа-тРНК занимает а-сайт. Состояние А/а, Р/р.
Рассмотрим простейшую молекулярную машину. EF-Tu*ГТФ облегчает связывание и обеспечивает точную посадку Аа-тРНК.
Плавает себе Аа-тРНК… как она ищет рибосому? Никак. Она диффундирует и случайно может столкнуться с рибосомой. Если повезет, она свяжется своим антикодоном с кодоном (если он правильный).
Можно сделать машину, которая поставляет Аа-тРНК к рибосоме. Эта машина и есть фактор Tu. При гидролизе идет диссипация энергии в тепло. ГТФ гидролизуется и производит работу, которая состоит в том, что происходит доставка Аа-тРНК в рибосому за счет использования диффузионного движения. Связывание и легкое нахождение происходит за счет повышения аффинности. Аа-тРНК диффундирует, в растворе имеется Tu-ГТФ. Затем образуется тройственный комплекс, который уже имеет повышенное сродство к рибосоме, т.е. с повышенной вероятностью связывается с рибосомой. Тут же ГТФ гидролизуется, обменивается на ГДФ. Каждый раз меняется сродство. Машина постоянно меняет сродство и затрачивает топливо - гидролиз ГТФ (без всякой биохимии, т.к. энергия идет в тепло), который нужен для того, чтобы повысить сродство, затем его убрать.
Итак, это молекулярная машина челночного типа = броуновская машина челночного типа, а также конвейерного типа. Движущая сила – диффузия.
Теперь общая схема слева:
Рибосома плавает, А-участок свободен, кругом плавают комплексы Аа-тРНК с Тю фактором. Надо выбрать нужную! Фактор имеет большое сродство и прилепляется первым, ориентирует тРНК. Если не та – отлепляется. После выбора, селекции, когда кодон-антикодон связались, происходит гидролиз ГТФ. Нарушается связь фактора и с рибосомой, и с Аа-тРНК, она от него отщепляется и попадает своим аминоацильным остатком в А-сайт. Тю с ГДФ спонтанно уходит. Дальше транспептидация, но это на следующей лекции. Схемку надо знать J