المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الاحياء
عدد المواضيع في هذا القسم 10456 موضوعاً
النبات
الحيوان
الأحياء المجهرية
علم الأمراض
التقانة الإحيائية
التقنية الحياتية النانوية
علم الأجنة
الأحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
المضادات الحيوية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
ونواقض الوضوء وبدائله
2024-05-02
معنى مثقال ذرة
2024-05-02
معنى الجار ذي القربى
2024-05-02
{واللاتي‏ تخافون نشوزهن}
2024-05-02
ما هي الكبائر
2024-05-02
شعر لأحمد بن أفلح
2024-05-02

الأفعال التي تنصب مفعولين
23-12-2014
صيغ المبالغة
18-02-2015
الجملة الإنشائية وأقسامها
26-03-2015
اولاد الامام الحسين (عليه السلام)
3-04-2015
معاني صيغ الزيادة
17-02-2015
انواع التمور في العراق
27-5-2016

Elongation Factors Bind Alternately to the Ribosome  
  
1539   10:41 صباحاً   date: 25-5-2021
Author : JOCELYN E. KREBS, ELLIOTT S. GOLDSTEIN and STEPHEN T. KILPATRICK
Book or Source : LEWIN’S GENES XII
Page and Part :

Elongation Factors Bind Alternately to the Ribosome


KEY CONCEPTS
- Translocation requires EF-G, whose structure resembles the aminoacyl-tRNA–EF-Tu–GTP complex.
- Binding of EF-Tu and EF-G to the ribosome is mutually exclusive.
- Translocation requires GTP hydrolysis, which triggers a change in EF-G, which, in turn, triggers a change in ribosome structure.

Translocation requires GTP and another elongation factor, EF-G. (The eukaryotic homolog of EF-G is eEF2.) This factor is a major constituent of the cell; it is present at a level of about 1 copy per ribosome (20,000 molecules per cell).
Ribosomes cannot bind EF-Tu and EF-G simultaneously, so translation follows the cycle illustrated in Figure 1, in which the factors are alternately bound to and released from the ribosome. Thus, EF-Tu–GDP must be released before EF-G can bind, and then EF-G must be released before aminoacyl-tRNA–EF-Tu–GTP can bind.


FIGURE 1.  Binding of factors EF-Tu and EF-G alternates as ribosomes accept new aminoacyl-tRNAs, form peptide bonds, and translocate.
Does the ability of each elongation factor to exclude the other rely on an allosteric effect on the overall conformation of the ribosome or on direct competition for overlapping binding sites? Figure 2 shows an extraordinary similarity between the structures of the ternary complex of aminoacyl-tRNA–EF-Tu–GDP and EF-G. The structure of EF-G mimics the overall structure of EF-Tu bound to the amino acceptor stem of aminoacyl-tRNA. This suggests that they compete for the same binding site (presumably in the vicinity of the A site). The need for each factor to be released before the other can bind ensures that the events of translation proceed in an orderly manner.


FIGURE 2. The structure of the ternary complex of aminoacyltRNA–EF-Tu–GTP (left) resembles the structure of EF-G (right). Structurally conserved domains of EF-Tu and EF-G are in red and green; the tRNA and the domain resembling it in EF-G are in purple.
Photo courtesy of Poul Nissen, University of Aarhus, Denmark.

Both elongation factors are monomeric GTP-binding proteins that are active when bound to GTP but inactive when bound to GDP. The triphosphate form is required for binding to the ribosome, which ensures that each factor obtains access to the ribosome only in the company of the GTP that it needs to fulfill its function. EF-G binds to the ribosome to facilitate translocation and then is released following ribosome movement. EF-G can still bind to the ribosome when GMP-PCP is substituted for GTP, so the presence of a guanine nucleotide is needed for binding, but its hydrolysis is not absolutely essential for translocation (though translocation is much slower in the absence of GTP hydrolysis). The hydrolysis of GTP is needed to release EF-G.
The need for EF-G release was discovered by the effects of the steroid antibiotic fusidic acid, which “jams” the ribosome in its posttranslocation state. In the presence of fusidic acid, one round of translocation occurs; EF-G binds to the ribosome, GTP is hydrolyzed, and the ribosome moves over by three nucleotides. However, fusidic acid stabilizes the ribosome–EF-G–GDP complex so that EF-G and GDP remain on the ribosome instead of being released. As a result, the ribosome cannot bind aminoacyl-tRNA, and no further amino acids can be added to the chain.
Translocation is an intrinsic property of the ribosome that requires a major change in structure (see the section later in this chapter titled Ribosomes Have Several Active Centers). This intrinsic translocation is activated by EF-G in conjunction with GTP hydrolysis, which occurs before translocation and accelerates the ribosomal movement. The most likely mechanism is that GTP hydrolysis causes a change in the structure of EF-G, which, in turn, forces a change in the ribosome structure. An extensive reorientation of EF-G occurs at translocation. Before translocation, it is bound across the two ribosomal subunits. Most of its contacts with the 30S subunit are made by a region called domain 4, which is inserted into the A site. This domain could be responsible for displacing the tRNA. After translocation, domain 4 is instead oriented toward the 50S subunit.
The eukaryotic counterpart to EF-G is the protein eEF2, which functions in a similar manner to a translocase dependent on GTP hydrolysis. Its action also is inhibited by fusidic acid. A stable
complex of eEF2 with GTP can be isolated and the complex can bind to ribosomes with consequent hydrolysis of its GTP. A unique property of eEF2 is its susceptibility to diphtheria toxin.
The toxin uses nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) as a cofactor to transfer an adenosine diphosphate ribosyl (ADPR) moiety onto the eEF2. The ADPR–eEF2 conjugate is inactive in translation. The substrate for the attachment is an unusual amino acid that is produced by modifying a histidine; it is common to the eEF2 of many species.
The ADP-ribosylation is responsible for the lethal effects of diphtheria toxin. The reaction is extremely effective: A single molecule of toxin can modify enough eEF2 molecules to kill a cell.




علم الأحياء المجهرية هو العلم الذي يختص بدراسة الأحياء الدقيقة من حيث الحجم والتي لا يمكن مشاهدتها بالعين المجرَّدة. اذ يتعامل مع الأشكال المجهرية من حيث طرق تكاثرها، ووظائف أجزائها ومكوناتها المختلفة، دورها في الطبيعة، والعلاقة المفيدة أو الضارة مع الكائنات الحية - ومنها الإنسان بشكل خاص - كما يدرس استعمالات هذه الكائنات في الصناعة والعلم. وتنقسم هذه الكائنات الدقيقة إلى: بكتيريا وفيروسات وفطريات وطفيليات.



يقوم علم الأحياء الجزيئي بدراسة الأحياء على المستوى الجزيئي، لذلك فهو يتداخل مع كلا من علم الأحياء والكيمياء وبشكل خاص مع علم الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة في عدة مناطق وتخصصات. يهتم علم الاحياء الجزيئي بدراسة مختلف العلاقات المتبادلة بين كافة الأنظمة الخلوية وبخاصة العلاقات بين الدنا (DNA) والرنا (RNA) وعملية تصنيع البروتينات إضافة إلى آليات تنظيم هذه العملية وكافة العمليات الحيوية.



علم الوراثة هو أحد فروع علوم الحياة الحديثة الذي يبحث في أسباب التشابه والاختلاف في صفات الأجيال المتعاقبة من الأفراد التي ترتبط فيما بينها بصلة عضوية معينة كما يبحث فيما يؤدي اليه تلك الأسباب من نتائج مع إعطاء تفسير للمسببات ونتائجها. وعلى هذا الأساس فإن دراسة هذا العلم تتطلب الماماً واسعاً وقاعدة راسخة عميقة في شتى مجالات علوم الحياة كعلم الخلية وعلم الهيأة وعلم الأجنة وعلم البيئة والتصنيف والزراعة والطب وعلم البكتريا.




جمعيّة العميد وقسم الشؤون الفكريّة تدعوان الباحثين للمشاركة في الملتقى العلمي الوطني الأوّل
الأمين العام المساعد لجامعة الدول العربية السابق: جناح جمعية العميد في معرض تونس ثمين بإصداراته
المجمع العلمي يستأنف فعاليات محفل منابر النور في واسط
برعاية العتبة العباسيّة المقدّسة فرقة العبّاس (عليه السلام) تُقيم معرضًا يوثّق انتصاراتها في قرية البشير بمحافظة كركوك