EF-Ts

Qué es EF-Ts

EF-Ts (elongation factor Ts) es una proteína bacteriana cuya única función conocida es la de factor intercambiador de nucleótido de guanina para EF-Tu. Pertenece a la familia funcional de los GEF (guanine nucleotide exchange factor), una categoría amplia que agrupa a las proteínas que aceleran la disociación del GDP en las GTPasas moleculares para que puedan volver a unir GTP y recuperar su estado activo. En el caso concreto de EF-Ts, la GTPasa a la que atiende es siempre EF-Tu, con la que forma un complejo estequiométrico 1:1.

El nombre completo es elongation factor thermo-stable, y ahí está la clave etimológica. En los estudios pioneros de la traducción bacteriana, a finales de los años sesenta, los grupos de Weissbach, Lucas-Lenard y Lipmann observaron que la fracción cruda de proteínas capaces de sostener la elongación se podía separar en dos: una perdía la actividad al calentar suavemente el extracto, otra la conservaba. La lábil recibió la letra u de unstable y pasó a llamarse EF-Tu; la resistente al calor tomó la letra s de stable y se llamó EF-Ts. La denominación se consolidó y ha llegado hasta hoy, aunque la propiedad térmica no describe realmente lo que hace la proteína.

La abundancia intracelular de EF-Ts es de alrededor de una décima parte de la de EF-Tu. La desproporción no es un fallo estequiométrico: refleja el modo de trabajo del sistema. EF-Ts se une a EF-Tu·GDP, cataliza el intercambio del nucleótido y se separa cuando entra el nuevo GTP. Cada molécula de EF-Ts atiende a muchos EF-Tu por unidad de tiempo, de modo similar al comportamiento de una enzima frente a su sustrato.

El intercambio de nucleótido, paso a paso

EF-Tu, al terminar su ciclo en el ribosoma, se disocia como EF-Tu·GDP. En este estado la afinidad por el nucleótido es tan alta que la disociación espontánea del GDP resultaría lentísima. Aquí interviene EF-Ts. Se acopla a EF-Tu por una interfaz que se solapa con el sitio de unión del nucleótido de guanina, desplaza al GDP mediante un mecanismo estérico y forma un complejo intermedio, EF-Tu·EF-Ts, en el que el sitio nucleotídico queda libre. La llegada de GTP, muy abundante en el citoplasma, expulsa a su vez a EF-Ts y restablece un EF-Tu·GTP funcional, listo para escoltar otro aminoacil-tRNA.

La cinética del proceso ha sido diseccionada en detalle. En condiciones fisiológicas, la disociación espontánea del GDP tarda minutos; con EF-Ts se produce en milisegundos. La aceleración es de varios órdenes de magnitud y sitúa al reciclaje muy por debajo del tiempo de los demás pasos del ciclo, evitando que sea el paso limitante. La consecuencia es que EF-Ts, pese a su abundancia modesta, no es cuello de botella: la síntesis proteica puede correr al ritmo que impongan los ribosomas.

Un rasgo estructural que llama la atención es que EF-Ts no es una GTPasa. No hidroliza GTP, no adopta conformaciones "activas" e "inactivas" y no participa como tal en la lectura del codón. Su papel es puramente catalítico del intercambio de nucleótido, y desde ese punto de vista se parece más a los GEF de la familia Ras que al propio EF-Tu.

Un complejo con historia estructural

La primera estructura tridimensional del complejo EF-Tu·EF-Ts se resolvió a mediados de los años noventa a partir de la enzima de Escherichia coli y de Thermus thermophilus. Las imágenes de cristalografía revelaron cómo EF-Ts introduce una cuña entre los dominios de EF-Tu, desestabilizando la geometría del bolsillo que sujeta al GDP y forzando su salida. Trabajos posteriores han añadido versiones alternativas del complejo, incluyendo variantes en organismos que utilizan modificaciones postraduccionales para regular la eficacia del intercambio.

La conservación evolutiva del sistema es notable. En las mitocondrias y los cloroplastos, orgánulos con maquinaria traduccional de origen bacteriano, existen homólogos de EF-Tu y de EF-Ts que funcionan según el mismo principio. Las versiones mitocondriales, denominadas TUFM y TSFM, son relevantes en la clínica: mutaciones en TSFM se han descrito como causa rara de encefalomiopatía mitocondrial con acidosis láctica, una entidad de herencia autosómica recesiva del grupo de las citopatías mitocondriales.

Diferenciación con EF-Tu y otros GEF

La confusión más frecuente enfrenta a EF-Ts con su socio EF-Tu. Conviene fijar la distinción. EF-Tu es la GTPasa que hace el trabajo visible: entrega el aminoacil-tRNA al ribosoma y se disocia tras hidrolizar el GTP. EF-Ts trabaja fuera del ribosoma, sobre EF-Tu ya inactivo, y su función es recargarlo. Uno participa en cada ciclo de elongación del péptido; el otro reintroduce al primero en el juego después de cada ronda.

Fuera del mundo de la traducción, EF-Ts pertenece conceptualmente a la misma familia funcional que los GEF de las proteínas Ras. En todos estos casos, un factor accesorio cataliza el intercambio de nucleótido en una GTPasa reguladora. La diferencia práctica con los GEF de señalización es que EF-Ts no está regulado por señales externas: opera de forma constitutiva, con la única modulación del nivel intracelular de GTP frente a GDP.

Preguntas frecuentes

¿Qué significa la sigla EF-Ts?

Elongation factor thermo-stable. La denominación proviene de los ensayos originales de fraccionamiento de la maquinaria de traducción bacteriana, en los que este factor mantenía su actividad al calentar el extracto, a diferencia de EF-Tu, que la perdía. Aunque la propiedad térmica no describe su función, la letra ha quedado fijada en el vocabulario internacional.

¿Es EF-Ts una GTPasa?

No. EF-Ts no une GTP como sustrato ni lo hidroliza. Su función es catalizar el intercambio del GDP unido a EF-Tu por una nueva molécula de GTP procedente del citoplasma. Es, por tanto, un factor de intercambio de nucleótido, no una enzima hidrolítica.

¿Por qué es necesario EF-Ts si EF-Tu ya funciona con GTP?

Porque la afinidad de EF-Tu por el GDP es tan alta que su liberación espontánea sería muy lenta. Sin ayuda, cada molécula de EF-Tu quedaría atrapada durante minutos en el estado inactivo tras terminar su ronda en el ribosoma. EF-Ts acelera la salida del GDP en varios órdenes de magnitud y permite que la traducción avance al ritmo de los ribosomas.

¿Existe EF-Ts en las células humanas?

En el citosol humano no existe un homólogo estricto de EF-Ts, porque el equivalente eucariota de EF-Tu, denominado eEF1A, es reciclado por otro complejo distinto, llamado eEF1B. Sin embargo, sí existe un homólogo mitocondrial denominado TSFM, que cumple el papel clásico de intercambiador de nucleótido para el EF-Tu de la traducción mitocondrial. Mutaciones en el gen TSFM se han asociado a encefalomiopatías mitocondriales raras.

Referencias

1. UniProt. Elongation factor Ts (tsf). Escherichia coli.
2. Kawashima T, Berthet-Colominas C, Wulff M, et al. The structure of the Escherichia coli EF-Tu·EF-Ts complex at 2.5 Å resolution. Nature, 1996.
3. Ahmed A, Smith AT, Al-Ahmad H, et al. TSFM mutations and mitochondrial disease. Orphanet Journal of Rare Diseases / NCBI.
4. Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular. Divulgación en bioquímica y biología molecular.