Исследование термодинамики бинарных комплексов РНК и рибосомного белка S7 эубактерий

• Автор: Рассохин, Тимофей Игоревич
• Шифр специальности: 02.00.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 110 с. : ил.

Настоящая работа посвящена изучению термодинамического аспекта РНКбелковых взаимодействий для одного из таких белков рибосомного белка 7 прокариот, связывающегося с рРНК и инициирующего сборку основного Зконцевого домена и, следовательно, всей малой субчастицы бактериальной рибосомы. Ген белка 7 входит в состав стрептомицинового оперона. Контроль уровня экспрессии этих генов осуществляется на уровне трансляции. Выполняя регуляторную функцию, белок 7 связывается с межцистронным участком 7 и ингибирует трансляцию мРНК. Как по первичной, так и по предполагаемой вторичной структуре участки рРНК и мРНК, связывающиеся с 7, отличаются. Именно способность белка 7 образовывать высоко аффинные и специфичные комплексы с различными по структуре РНК делает возможным регуляцию биосинтеза белков оперона. Решение этой задачи необходимо искать в изучении не только структурных, но и термодинамических характеристик комплексов белка 7. Кроме того, установлена связь между функцией генов оперона и возникновением у бактерий устойчивости к антибиотикам мутации в гене вызывают устойчивость к антибиотику стрептомицину, в гене к кирромицину, а сам белок 7 принимает участие в связывании тетрациклина с бактериальной рибосомой. Так как стрептомицин и тетрациклин широко используются в медицине, ветеринарии и пищевой промышленности, то исследование механизмов регуляции экспрессии этих генов является очень важной задачей и в прикладном аспекте. Сборка рибосомы затратный для клетки процесс, как с точки зрения энергии, так и материалов. Биогенез и регуляция синтеза компонентов рибосомы тесно связаны. Регуляция происходит на уровне координации синтеза рибосомных белков и рРНК альтернативным высоко специфичным взаимодействием белков либо с рРНК, либо с собственной мРНК. Феномен регуляции основан на способности рибосомных белков, выполняющих регуляторную функцию, узнавать как рРНК, так и мРНК. Среди белков ЗОБ субчастицы только некоторые, а именно Б4 аоперон, Б7 оперон, Б8 ере оперон, Б Б оперон не только непосредственно связываются с Б рРНК при сборке, но и регулируют экспрессию генов своих оперонов . Исследование взаимодействия этих белков с мРНК и рРНК в последние пятнадцать лет велось достаточно активно. Наибольший прогресс был достигнут для белков Б8 7 и Б . Оказалось, что эти белки узнают схожие последовательности и, соответственно, структуры в рРНК и мРНК. Различными методами были досконально изучены бинарные комплексы белокрРНК и белокмРНК были определены минимальные фрагменты РНК, необходимые для взаимодействия с белками, изучены термодинамические свойства и структура комплексов методами ЯМР и РСА 9,. Однако в случае белков Б4 и Б7 ситуация оказалась сложнее. Нуклеотидные последовательности участков для связывания этих белков на мРНК и рРНК абсолютно разные. Не смотря на попытки, выявить какоелибо сходство в структурах рРНК и мРНК до сих пор не удалось. Оба белка, Б4 и Б7, исключительно важны для сборки малой субчастицы бактериальной рибосомы. Белок 7 выполняет аналогичную функцию в отношении Зконцевого домена. Оба белка узнают сложные структурные узлы рРНК так называемые развилки районы соединения нескольких спиральных участков. По всей видимости, стабилизируя правильную конформацию рРНК, эти белки обеспечивают дальнейшую сборку субчастицы. Как для белка 4, так и для белка 7, вычленить действительно минимальный фрагмент рРНК, необходимый для связывания, не удалось. Для связывания белка 7 участок узнавания на рРНК составляет 6 нуклеотидов, а для 4 около 0 нуклеотидов. Именно поэтому темой литературного обзора стал белок 4 и его взаимодействие с РНК. Длина аминокислотной последовательности белка 4 прокариот составляет порядка 0 аминокислот, его молекулярная масса кДа. На сегодняшний день известно около 0 последовательностей белков 4 из разных бактерий. На рисунке 1 приведены последовательности трех из них из клеток ii i 4, i i 4 и i 4. Степень гомологии белков 4 из этих микроорганизмов достигает . Белок 4 один из наиболее хорошо охарактеризованных белков субчастицы рибосомы. Для него получено значительное количество биохимических данных по взаимодействию с рРНК и с а мРНК. Белки 4 и 4 интересны тем, что для них определена пространственная структура методами РСА и ЯМР ,.