dc.contributor.author
Qin, Yan
dc.date.accessioned
2018-06-07T15:19:20Z
dc.date.available
2006-02-28T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/903
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-5105
dc.description
1\. Title page and the table of contents
2\. Introduction
3\. Materials and Methods
4\. Results
5\. Discussion
6\. Reference
7\. Publicationlist
8\. Acknowledgment
dc.description.abstract
The ribosomal elongation cycle describes a series of reactions prolonging the
nascent polypeptide chain by one amino acid and driven by two universal
elongation factors termed EF-Tu and EF-G in bacteria. EF-Tu brings aminoacyl-
tRNA (aa-tRNA) to the ribosome in an aa-tRNA EF-Tu GTP ternary complex form,
delivers the cognate aa-tRNA at the decoding center of the ribosomal A-site
and after EF-Tu dependent GTP cleavage - leaves the ribosome in the EF-
Tu GDP form. After aatRNA has been accommodated completely at the A site (the
aminoacyl residue is now present at the peptidyltransferase center), the
dipeptide bond will be catalyzed to form, namely the peptide will be
transferred to the aminoacyl-tRNA so that the peptide is prolonged by one
amino acid residue. After that, EF-G GTP enters, triggers the translocation of
the two tRNAs from A- and P-site to the P- and E- sites respectively, the GTP
is hydrolyzed and EF-G GDP leaves ribosome. Now the A-site is free and a new
cycle starts. In this work an extremely conserved protein LepA, a protein
belonging to the Gclass and presenting in all bacteria and mitochondria, is
identified and characterized as a third elongation factor required for
accurate and efficient protein synthesis. LepA is essential for cell viability
at high ionic strength, where without LepA - translocation is occasionally
impaired thus provoking translational misreading or probably even a
translational halt. LepA GTP recognizes this unfavorable situation of the
ribosome and restores the translational fidelity, in that it back-translocates
the stuck ribosome thus giving EF-G a second chance to translocate the tRNAs
correctly. However, LepA does not counteract decoding errors induced by
antibiotics such as aminoglycosides and edeine. The novel function of LepA as
a back-translocator also has implications for the fundamental process of
translocation. LepA has an important application potential, since only after
addition a small amount of LepA (less than 0.3 molecules per ribosome) to
coupled transcriptiontranslation systems 100% active proteins can be
synthesized in vitro. This application has been patented.
de
dc.description.abstract
Der ribosomale Elongationszyklus beschreibt eine Reihe von Reaktionen, welche
die werdende Polypeptidkette, angetrieben durch zwei Proteinfaktoren EF-Tu und
EF-G, um eine Aminosäure verlängern (in Archaea und Eukarya heißen die
entsperechene3n Faktoren EF1 und EF3). EF-Tu bringt Aminoacyl-tRNA (aa-tRNA)
als ternären Komplex in der Form aa-tRNA EF-Tu GTP zum Dekodierungszentrum der
ribosomalen A-Stelle. Die kognate aa-tRNA verbleibt dort, während nach EF-Tu
abhängiger GTP Hydrolyse EF-Tu GDP das Ribosom verläßt. Nachdem die kognate
aa-tRNA vollständig in die A-Stelle akkommodiert, wird die Dipeptidbindung vom
Peptidyltransferase Zentrum katalysiert. Dabei wird das Peptid auf die aa-tRNA
übertragen, so dass das Peptid um einen Aminosäurerest verlängert wird.
Schließlich dockt EF-G in seiner GTP-Form an das Ribosomen, katalysiert die
Translokation der beiden tRNAs von der A- zur P-Stelle bzw. von der P- zur
E-Stelle. Danach hydrolysiert EF-G das GTP und EF-G GDP verlässt das Ribosom.
Die A-Stelle ist nun frei und ein neuer Zyklus kann beginnen. In dieser Arbeit
wird das extrem konservierte Protein LepA, das in allen Bakterien und
Mitochondrien vorhanden ist und zur klasse der G-Proteine gehört, als dritter
Verlängerungsfaktor identifiziert und charakterisiert. LepA ist für eine
fehlerfreie und effiziente Proteinsynthese erforderlich und für die
Lebensfähigkeit von Zellen unter hohen Ionenstärken wesentlich. Ohne LepA ist
die bakterielle Translokation gelegentlich unvollständig, was zu Aminosäuren-
Fehleinbau und wahrscheinlich auch zur Blockierung des Ribosoms führen kann.
LepA GTP erkennt diese Situation und löst eine Rück-Translokation aus, so dass
EF-G eine zweite Chance für eine korrekte Translokation erhält. LepA
korrigiert nicht Dekodierungsfehler, die durch Antibiotika wie Aminoglykoside
und Edein verursacht werden. Vielmehr verhindert es Fehleinbau als Folge von
Translokationsdefekten. Die neuartige Funktion von LepA als Rück-Translokator
lässt somit auch neue Schlüsse für den Translokationsprozess selbst zu. LepA
hat ein bedeutendes Anwendungspotential für in vitro Proteinsynthese. Nur nach
Zugabe kleiner Mengen von LepA (unter 0.3 Moleküle per Ribosom) ist es
möglich, im gekoppelten Transkriptions-Translations-System 100% aktive
Proteine zu synthetetisieren. Dieser LepA Effekt wurde von uns patentiert.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
protein synthesis
dc.subject
elongation accurancy
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie::570 Biowissenschaften; Biologie
dc.title
The highly conserved LepA is a ribosomal elongation factor that back-
translocates the ribosome and is essential for viability at high ionic
strength
dc.contributor.firstReferee
Professor Knud H Nierhaus
dc.contributor.furtherReferee
Professor Petra Knaus
dc.date.accepted
2006-02-22
dc.date.embargoEnd
2006-03-03
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000001897-9
dc.title.translated
Das hochkonservierte LepA Protein ist ein ribosomaler Elongationsfaktor, der
am Ribosom eine Rück-Translokation bewirkt und essentiell für die
Lebensfähigkeit bei höherer Ionenstärke ist
de
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
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FUDISS_thesis_000000001897
refubium.mycore.transfer
http://www.diss.fu-berlin.de/2006/124/
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000001897
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open access