Thermostability of multidomain proteins: chimeric mesophilic/thermophilic elongation factors EF-Tu

0105329 - UMG-J 20043119 RIV SIGLE GB eng C - Conference Paper (international conference)
Šanderová, Hana - Maloň, Petr - Hůlková, Marta - Jonák, Jiří
Thermostability of multidomain proteins: chimeric mesophilic/thermophilic elongation factors EF-Tu.
[Termostabilita vícedoménových proteinů: chimerické mezofilní/termofilní elongační faktory EF-Tu.]
EJB. The FEBS Journal. Oxford: Blackwell Publishing, 2004, s. 219.
[Meeting of the Federation of the European Biochemical Societies /29./. Varšava (PL), 26.06.2004-01.07.2004]
R&D Projects: GA ČR GA303/02/0689
Institutional research plan: CEZ:AV0Z5052915
Keywords : thermostability * EF-Tu * chimeric protein
Subject RIV: EB - Genetics ; Molecular Biology

EF-Tus are abundant three-domain GTPases involved in mRNA translation in all known microorganisms. Their domain 1 has a GTPase activity, binds GDP and GTP and is called the G-domain. The high homology of various EF-Tus predetermines them for the elucidation of structural features of adaptation to different living conditions. The EF-Tu from moderately thermostable G+ bacterium Bacillus stearothermophilus (Bst), growing around 60C, was chosen to determine the contribution of individual domains to its thermostability to learn what makes it more thermostable than EF-Tu from mesophilic Escherichia coli (Ec). For this purpose chimeric forms of EF-Tu composed of mesophilic and thermophilic domains and isolated G-domains were prepared and their functional parameters and thermostability were characterized. The final thermostability of either EF-Tu was found to be the result of a cooperative interaction between the G-domain and domains 2+3. The G-domain set up the ôbasicö level of the thermostability, which was a out 20C higher for the BstG-domain than for the EcG-domain in correlation with the growth temperature optimum difference between both bacteria. Two distinct structural features were found to correlate with the higher thermostability of the BstG-domain: an increase of charged residues at the expense of polar uncharged residues (CvP bias), and a decrease in the nonpolar solvent accessible surface area. Domains 2+3 contributed to the thermostability by stabilization of -helical regions (measured by CD) of the G-domains to the level of respective growth temperature optima. Their contributions were similar irrespective of their origin but, for Ecdomains 2+3, dependent on the guanine nucleotide binding state

Faktory EF-Tu jsou hojně se vyskytující třídoménové GTPázy podílející se na translaci mRNA ve všech známých mikroorganismech. Jejich doména 1 má GTPázovou aktivitu, váže GDP a GTP a nazývá se doména G. Vysoká homologie různých EF-Tu je předurčuje k objasnění strukturních vlastností adaptace na různé životní podmínky. EF-Tu z mírně termostabilní G+ bakterie Bacillus stearothermophilus (Bst), rostoucí při cca 60°C, byla vybrána k určení podílu jednotlivých domén na její termostabilitě, abychom zjistili, co způsobuje jeho vyšší termostabilitu ve srovnání s EF-Tu z mezofilní Escherichia coli (Ec). Za tímto účelem byly připraveny chimerické formy EF-Tu složené z mezofilních a termofilních domén a izolovaných domén G a byly charakterizovány jejich funkční parametry a termostabilita. Bylo zjištěno, že konečná termostabilita obou EF-Tu je výsledkem kooperativní interakce mezi doménou G a doménami 2+3. Doména G nastavila "základní" hladinu termostability, která byla asi o 20°C vyšší u domény Bst než u domény EcG v korelaci s rozdílem růstového teplotního optima u obou bakterií. Bylo zjištěno, že s vyšší termostabilitou domény Bst souvisejí dvě odlišné strukturní charakteristiky: zvýšení nabitých zbytků oproti polárním nenabitým zbytkům (CvP bias) a sníženi nepolární povrchové plochy přístupné rozpouštdlům. Domény 2+3 přispívaly k termostabilitě stabilizací -helikálních oblastí (měřenou CD) domén G na hladinu růstového teplotního optima. Jejich podíl byl obdobný nezávisle na jejich původu, ale u Ec domén 2+3 byl závislý na vazebném stavu guaninového nukleotidu
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0012572