Определение структуры, динамики и белок-белковых взаимодействий С-домена белка фактора терминации трансляции человека eRF1 методом ЯМР спектроскопии в растворе

• Автор: Манцызов, Алексей Борисович
• Шифр специальности: 02.00.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 125 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Механизм терминации трансляции эукариот.

1.2 Структура и функции I7 1.

домен
Мдомен.
Сдомен.

1.3 Структура и функции 3

1.4 Ключевые отличия механизма терминации трансляции в прокариотах и

эукариотах
1.5 Механизмы контроля ошибок трансляции и г омологи эукариотических
ФАКТОРОВ ТЕРМИНАЦИИ ТРАНСЛЯЦИИ
Механизм
Механизм
Механюм .
Гомология белков , и i7 с факторами терминации трансляции
и 3.
1.6 Методы спек троскопии 1МР для определения структуры биологических
МАКРОМОЛЕКУЛ В РАСТВОРЕ.
Возможности и ограничения метода
Определение структуры белка методом ЯМР.
Теоретические основы метода ЯМР.
Использование КДЦВ для определения структур биомолекул
1.7 Метод молекулярной динамики для исследования биомолекулярных
Расчет молекулярной динамики с экспериментальными ограничениями.
ГЛАВА И. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
2.1 Материалы
2.2 Методы исследования
Получение образцов
Спектроскопия ЯМР.
ГЛАВА 1П. РЕЗУЛЬТАТЫ.
3.1 Отнесение сигналов в спектрах ЯМР
3.2 Структура Сдомнна 1.
3.3 Температурный эффект.
3.4 Исследование стабильности конформеров
3.5 Исследование динамики атомов основной белковой цени Сдомена
3.6 Расчет динамики движения Сдомена белка I.
Коформация основного ядра.
Конформация минидомена 92 .
Подвижность минидомена при различных состояниях
Динамика Стерминапьного фрагмента
Стабилизация конформаций минидомена 92
3.7 Расчет динамики движения полноразмерного белка I
Непротонированные боковые группы остатков гистидина.
Положительно заряженные боковые группы остатков гистидина.
Сравнение траекторий МДразличных конформеров I.
ГЛАВА IV ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1 Сравнение ЯМР структуры Сдомена с кристаллической.
4.2 Стабилизация конформации минидомена.
4.3 Динамика атомов основной цепи Сдомена I
4.4 Сравнение результатов расчета молекулярной динамики с результатами экспериментов ЯМР
4.5 ГОМОЛОГИ МИНИДОМЕНА ЕЯР1 И КОНСЕРВАТИВНОСТЬ АМИНОКИСЛОТНОЙ
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ
4.6 Рациональный выбор мутаций остатков минидомена для изучения
функциональной АКТИВНОСТИ
4.7 Предполагаемая функциональная роль минидомена 92 в процессе ТЕРМИНАЦИИ ТРАНСЛЯЦИИ.
ВЫВОДЫ.
БЛАГОДАРНОСТИ
ЛИТЕРАТУРА


Эукариотические факторы терминации трансляции I класса являются омнипотентным и способны узнавать любой из трех стопкодонов , или . Белок 3 содержит ГГФазный домен и необходим для регуляции процесса терминации трансляции. Рисунок I. Схема процесса терминации трансляции в клетках эукариотических ортнизмов I. Комментарии в тексте. Реконструкция терминации трансляции i vi позволила детально изучить механизм протекания процесса 1. На первом этапе остановки биосинтеза белка происходит узнавание стопкодона белком и связывание , 3 и ГТФ с претерминационным рибонуклеопротеи новым комплексом Рис. I2 2. Взаимодействие белковых факторов и ГТФ с терминационным комплексом вызывает конформационную перестройку всего комплекса. Это ведет к частичной или полной транслокации кодона и антикодоновой петли тРНК в Есайт рибосомы Рис. Акцепторная петля тРНК вместе со связанным вновь синтезированным белком сохраняет свое положение в пептидилтрансферазном центре рибосомы. Стопкодон попадает в сайт. На данном этапе петля белка , играющая ключевую роль в катализе гидролиза сложноэфирной связи вновь синтезированный белок тРНК, оказывается не оптимально расположена в пептидилтрансферазном центре. Для правильного позиционирования трипептида необходима дополнительная конформационная перестройка, которая происходит после гидролиза ГТФ в ГТФазном домене 3 Рис. Гидролиз ГТФ может вызывать как освобождение сКРЗГДФ из терминационного комплекса, так и изменение во взаимодействии 3. Далее осуществляется гидролиз сложноэфирной связи и освобождение вновь синтезированного белка Рис. Заключительной стадией терминации трансляции является разборка комплекса и рециклизация субъединиц рибосомы. По последним данным важную роль в этом процессе играют белки факторы инициации трансляции I3, , А и I3 3. Первая структура с атомным разрешением полноразмерного белка человека 7 аминокислотных остатков была получена методом рсптгеноструктурного анализа РСА И. Это достижение висело существенный вклад в понимание механизма терминации трансляции. Белок состоит из трех доменов, сочлененных гибкими линкерами, и проявляет структурнофункциональную мимикрию молекулы тРНК Рис. А, Г. Выделяют терминальный, средний М и Стермииальный домены. Каждый из них несет i определенные функции 46. Рисунок 2. А. Сфуктура человека 4, Б. Сгруктура гомолога , белка vii 7, В. Структура прокариотического фактора терминации трансляции 1 из кристаллической структуры терминационного комплекса i 8, Г. Структура молекулы тРНК vii 9. РНК , . Было показано , что консервативные последовательюсти I остатки и xxxx остатки 51 этого домена являются критичными для узнавания стоп кодона и обеспечивают строго специфическое взаимодействие с каждым из трех возможных терминационных триплетов , и . Вместе с тем, механизм узнавания стопкодона до конца не изучен. Предполагается, что рибосома служит платформой для сборки комплекса мРНК. Непосредственно взаимодействовать с основаниями стопкодона могут как нуклеотиды рибосомалыюй РНК , так и аминокислотные остатки домсна . Первое предположение подтверждается следующими экспериментальными данными 1 нуклеотиды рРНК находятся в тесном контакте с основаниями тРНК 8, , 2 мутации в рРНК существенно влияют на терминацию трансляции и увеличивают процент сквозною прочитывания стопкодонов , 3 авторами было показано, что в большой субъединице рибосомы прокариот имеются 2 петли в области сайта связывания стоп кодона, аналогичные но структуре антикодоновой петле тРНК, однако несущие последовательности, комплементраные стонкодонам. Возможность непосредственного контакта остатков домена и мРНК обосновывается наблюдением специфических химических сшивок и результатами мутагенеза. Обнаружение химических сшивок между остатком лизина и 4тиоуридином, находящемся в нервом положении термииационного триплета, позволило предположить, что инвариантные остатки I консервативного фрагмента I необходимы для опознавания первого уридина в стопкодоне . Также было показано , , , что введение мутаций во фрагменты I и xxxx фактора терминации трансляции человека существенно влияют на специфичность узнавания сгонкодонов.