Структурно-функциональные особенности кальций-регулируемых целентеразин-связывающих белков

• Автор: Степанюк, Галина Анатольевна
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 121 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение .

ГЛАВА 1 Многообразие Са связывающих белков

1.1 Структура Са связывающих мотивов ЕРЬап тина.

1.2 Структурная организация Са связывающих белков ЕЕИапб типа

1.2.1 Классические Са2связывающие сенсорные белки.

1.2.2 Классические ЕЕап1 модуляторы кальциевого сигнала.

1.3 Биолюминесцентные Са2регулируемые белки ЕЕЬап типа

1.3.1 Механизм биолюминесценции Са2регулируемых фотопротеинов.

ГЛАВА 2 Материалы и методы.

2.2 Экспрессия и очистка белка

2.2.1 Получение Са2гразряжениого обелина со связанным целентерамидом .
2.2.2 Выделение и очистка беровина
2.2.3 Получение целенгеразинсвязывающего белка со связанным целентеразином.
2.2.4 Получение апоформы целентеразинсвязывающего белка со связанным
кальцием
2.3 Определение удельной биолюминесцентной активности, концентрации
белка и спектральные измерения
2.4 Кристаллография.
2.5 Программное обеспечение.
2.6 Реактивы
ГЛАВА 3 Кристаллические структуры Сарегулируемых
фото протеинов из i ii и i.
3.1 Пространственная кристаллическая структура Са разряженного обелина
из i ii со связанным целентерамидом.
3.1.1 Кристаллизация.
3.1.2 Общая структура белка
3.1.3 Са связывающие петли.
3.1.4 Целентсрамидсвязывающая полость.
3.1.5 Механизм образования первичного эмиттера в биолюминесценции
Са регулируемых фотопротеинов
3.1.6 Влияние аминокислот целеитеразиисвязывающей полости на
формирование вторичного эмиттера.
3.2 Пространственная кристаллическая структура Са2связанного
апоберовина из i
3.2.1 Кристаллизация.
3.2.2 Общая белковая структура.
3.2.3 Са2связывающие петли беровина
3.2.4 Целентеразинсвязывающая полость беровина
3.2.5 Фотоинактивация
ГЛАВА 4 Пространственная кристаллическая структура целентеразинсвязывающего белка из i i
4.1 Пространственная кристаллическая структура целентеразинсвязывающего белка со связанным целентеразином
4.1.1 Кристаллизация целентеразинсвязывающего белка со связанным целентеразином.
4.1.2 Общая структурная организация целентеразинсвязывающего белка.
4.1.3 Целентеразинсвязывающая полость.
4.2 Пространственная кристаллическая структура апоформы целентеразин
связывающего белка со связанным кальцием.
4.2.1 Кристаллизация
4.2.2 Пространственная структура апоформы целентеразинсвязывающего белка со связанным кальцием
4.2.3 Взаимодействие между ЕРИап мотивами иЫи Сдоменами
4.2.4 Углы, образованные аспиралями
4.2.5 ЕРИапс кальцийсвязываклцие петли целентеразинсвязывающего белка
4.2.6 Изменения в целентеразинсвязывающей полости в Са2связанной апоформе целентеразинсвязывающего белка.
ГЛАВА 5 Филогенетические взаимосвязи и функциональные особенности ЕРЬапс целентеразинсвязывающих белков
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Однако до недавнего времени отсутствовала информация о пространственной структуре обелина непосредственно после биолюминесцентной реакции, т. Са2разряженный обелин. Также не были установлены третичные структуры ни для Са2грегулируемого целентеразинсвязываюшего белка из мягкого коралла i, ни для светочувствительных фотопротеинов из гребневиков. i ii, беровина из гребневика i, СВР из мягкого коралла i i для установления их структурнофункциональных особенностей. Найти условия кристаллизации для каждого отдельного белка и получить пригодные для рентгеновской дифракции кристаллы. Получить дифракционные данные от кристаллов и разрешить фазовую проблему. Построить модели кристаллической структуры белка по полученной электронной плотности. , , i 4 и акворина Туг. Все исследованные в данной работе Са регулируемые целентеразинсвязывающие белки относятся к Са связывающим белкам типа и принадлежат к классу модуляторов кальциевых сигналов. Са2регулируемые целентеразинсвязывающие белки выявляют высокую структурную гомологию, несмотря на низкую гомологичность их первичных аминокислотных последовательностей. Ионы кальция координируются I, III и IV ЕГ мотивами белков по классической схеме пентагональной бипирамиды. Исходя из пространственной структуры Са Са2регулируемых фотопротеинов. Мутации некаталитических аминокислот и Не 4 в субстратсвязывающей полости обелина, изменяющие полярность гидрофобной полости или приводящие к образованию дополнительной водородной связи с 6пгидроксифепильной группой целептсразина, приводят к изменению спектра биолюминесценции. Са2регулируемый фотопротеин беровин образует гидрофобную полость в центре белковой молекулы со сходной с обелином и акворином геометрией и расположением. Однако аминокислоты, формирующие гидрофобную полость беровина, не выявляют какойлибо структурной гомологии с ампокислотами субстратсвязывающих полостей обелина или акворина, за исключением двух аминокислот i 6 и Туг4. Несмотря на вариабельность аминокислотного окружения в субстратсвязывающих центрах фотопротеинов, предполагается, что каталитический механизм биолюминесцентной реакции для всех Са регулируемых фотопротеинов одинаков. В отличие от Са регулируемых фотопротеинов в Са регулируемом целентеразинсвязываюшем белке КепШа молекула целентеразина располагается в гидрофобной полости, доступной растворителю, и 5 молекул воды участвуют в непосредственном связывании субстрата. В связывании целентеразина и защите его окисления участвует карбонильная группа Туг0 через образование водородной связи с ЫНгруппой целентеразина. Связывание ионов кальция с белком приводит к изменениям в положении аминокислот и молекул воды в субстратсвязывающсй полости СВР, приводя к потере водородных связей, участвующих в координации субстрата, и высвобождению целентеразина из гидрофобной полости через образовавшееся отверстие между асниралями С, О и Е. Все результаты, представленные в данной работе, получены впервые и имеют фундаментальный характер, так как добавили новую информацию к пониманию механизма биолюминесцентной реакции, к происхождению целентеразинзависимых биолюминесцентных систем и позволили найти различия для грех различных классов этих белков на молекулярном уровне. Кроме того, полученные результаты могут найти применение в прикладных исследованиях. Работа выполнена при поддержке Программы РАН Молекулярная и клеточная биология, грантов РФФИ 9 и 1. Материалы диссертационной работы докладывались на Конференции молодых ученых КНЦ СО РАН Красноярск, , Международных симпозиумах по Биолюминесценции и Хемилюминесценции Йокогама, Япония, СанДиего, США, на 3м симпозиумуме Атланта, США, на семинарах лаборатории Фотобиологии Института биофизики СО РАН и Департамента Биохимии и Молекулярной биологии Университета штата Джорджии США. Результаты исследований опубликованы в 3 статьях в рецензируемых журналах.