Elongation Factor Tu’s Nucleotide Binding Is Governed by a Thermodynamic Landscape Unique among Bacterial Translation Factors
Notice bibliographique
Résumé
Molecular switches such as GTPases are powerful devices turning "on" or "off" biomolecular processes at the core of critical biological pathways. To develop molecular switches de novo, an intimate understanding of how they function is required. Here we investigate the thermodynamic parameters that define the nucleotide-dependent switch mechanism of elongation factor (EF) Tu as a prototypical molecular switch. EF-Tu alternates between GTP- and GDP-bound conformations during its functional cycle, representing the "on" and "off" states, respectively. We report for the first time that the activation barriers for nucleotide association are the same for both nucleotides, suggesting a guanosine nucleoside or ribose-first mechanism for nucleotide association. Additionally, molecular dynamics (MD) simulations indicate that enthalpic stabilization of GDP binding compared to GTP binding originates in the backbone hydrogen bonding network of EF-Tu. In contrast, binding of GTP to EF-Tu is entropically driven by the liberation of bound water during the GDP- to GTP-bound transition. GDP binding to the apo conformation of EF-Tu is both enthalpically and entropically favored, a feature unique among translational GTPases. This indicates that the apo conformation does not resemble the GDP-bound state. Finally, we show that antibiotics and single amino acid substitutions can be used to target specific structural elements in EF-Tu to redesign the thermodynamic landscape. These findings demonstrate how, through evolution, EF-Tu has fine-tuned the structural and dynamic features that define nucleotide binding, providing insight into how altering these properties could be exploited for protein engineering.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».