Петли и повторы в белках как отпечатки молекулярной эволюции

• Автор: Дерюшева, Евгения Игоревна
• Шифр специальности: 03.01.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Тула, Пущино
• Количество страниц: 116 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 2. Обзор литературы

2.1. Петли и повторы в белках

2.1.1. Белки с одной функцией

2.1.2. Белки со многими функциями

2.1.2.1. Природно-неструктурированные белки

2.1.2.1.1. Предсказание неструктурированных участков в белках

2.1.2.2. Белки со структурными повторами

2.1.2.2.1. Базы данных белковых доменов

2.1.2.2.2. Предсказание границ доменов в белках

2.2. Структурные и функциональные особенности белков трех семейств как представителей белков с разной степенью внутренней неупорядоченности и числом структурных доменов
2.2.1. Каэ-белки - однодоменные белки
2.2.2. Факторы элонгации - многодоменные белки
2.2.3. Рибосомные белки 81 - белки с разным числом доменов (повторов)
Глава 3. Роль неструктурированных участков в семействе элонгационных факторов
3.1. Программы РО№Ж, БОИЛ, 015ЕМВЬ, РгеЫпк, ШРгес! в1оЬР1ог2, БоШпбех
3.2. Программа ГокШгйЫс!
3.2.1. Предсказание положения и числа петель и их сравнение с данными рентгеноструктурного анализа
3.2.2. Сравнение результатов предсказания программы РоЫРШоМ с результатами предсказаний других программ
3.2.3. Гибкость петель О-домена в белках О-семейства; факторы Дебая-Валлера
3.2.4. Предсказание границ в частично разупорядоченных белках
3.3. Число и положение петель как признак классификации живых
организмов
3.3.1. Суммарное число петель и сложность организма
3.3.1.1. Факторы элонгации ЕР
3.3.1.1.1. Факторы элонгации Надцарства Эубактерий
3.3.1.1.2. Факторы элонгации Надцарства Эукариот
3.3.1.1.3. Факторы элонгации Надцарства Архей
3.3.1.1.4. Петли в факторах трех Надцарств Живого
3.3.1.1.5. Мотивы петель в факторах трех Надцарств Живого
3.3.1.1.6. Функции петель
3.3.1.2. Факторы элонгации ЕР
3.3.2. Новый признак для классификации живого мира
Глава 4. Роль повторов в семействе рибосомных белков
4.1. Природная неструктурированность белка
4.2. Выделение структурных доменов с помощью анализа вторичной структуры
4.3. Обнаружение уникального консервативного домена
4.4. Число структурных доменов как стабильный признак принадлежности микроорганизма к определенному отделу Прокариот
4.5. Уникальный повтор (домен) как консервативный РНК-связывающий центр семейства
Глава 5. Новый взгляд на роль петель и повторов в белках
Заключение
Выводы
Благодарности
Список литературы
Список сокращений
Приложение
Приложение

Введение
Идея о том, что уникальная третичная структура белка необходима для его функционирования, берет свое начало из экспериментов
Э.Фишера, осуществленных более ста лет назад на экстрактах пивных дрожжей. Он высказал гипотезу, согласно которой в основе специфического взаимодействия молекул при химических реакциях лежит их пространственное соответствие типа «ключ-замок» [1]. Позже на основе его экспериментов, а также экспериментов Л. Полинга, К. Анфинсена и Д. Эдсалла [2-4], была сформулирована центральная догма молекулярной биологии, согласно которой один ген, посредством транскрипции и трансляции, кодирует один белок, аминокислотная последовательность которого определяет одну уникальную трехмерную структуру и, как следствие, одну выполняемую им функцию.
Однако последующие исследования ряда белков доказали, что этот принцип не всегда выполняется. Первое сомнение в универсальности гипотезы «ключ-замок» появилось в 1950-е, когда Ф.Каруш обратил внимание на то, что обычный сывороточный альбумин проявляет способность связываться со многими малыми гидрофобными молекулами и высказал предположение о том, что гипотеза Фишера должна быть дополнена представлением о конфигурационной приспособляемости белков [5]. Однако идея Каруша о конфигурационных изменениях в белках в процессе их взаимодействия с лигандами, лежащих в основе множественности функций белка долгое время игнорировалась. Тем не менее, первые сравнения структуры лизоцима в двух функциональных состояниях (с лигандом и без него) показали, что в белках действительно имеют место пространственные смещения отдельных атомов [6]. Эти изменения носили локальный характер и не превышали 1 А. Однако в ряде случаев изменения такого рода могли принимать более масштабный характер, как это было показано для дрожжевой гексокиназы при ее

Глава 3. Роль неструктурированных участков в семействе элонгационных факторов
3.1. Программы РСШБЫ, КОШ, 018ЕМВЬ, Рге1лпк, ШРга! С1оЬРЫ2, ЕокПпёех
На сегодняшний день для поиска разупорядоченных участков в белковой цепи разработан целый ряд специализированных программ, таких как РОМЖ, КСМЫ, ШЕМВЬ, РгеЬШК, ШРгеб, С1оЬР1о1 2, РоЫ1пбех и другие. В таблице 1 представлены основные их характеристики.
Таблица 1. Основные характеристики программ для предсказания неструктурированных участков белковой цепи.
Программа Что предсказывается Признак, лежащий в основе алгоритма
все нежесткие регионы, частично неструктурированные регионы и расплавленные глобулы локальный аминокислотный состав, гибкость, гидрофильность
участки, отсутствующие на разрешенных трехмерных структурах при нативных условиях нейронная сеть, натренированная на базе разупорядоченных белков
петли (участки, не входящие в регулярную вторичную структуру)и петли с большой подвижностью нейронная сеть, натренированная на данных рентгеноструктурного анализа
участки, которые предполагаются неструктурированными при любых условиях способность участка цепи образовывать гидрофобный кластер
участки, отсутствующие на разрешенных трехмерных структурах при нативных условиях оценка энергетического взаимодействия между соседними