Белок-белковые взаимодействия в биолюминесцентных системах кишечнополостных Renilla muelleri и Clytia gregaria

• Автор: Титушин, Максим Сергеевич
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 148 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. Белокбелковые комплексы в биолюминесцентных системах

кишечнополостных .

1.1. Основные характеристики белокбелковых взаимодействий .

1.1.1. Структура и свойства белокбел ковых контактов .

1.1.2. Силы, определяющие белокбелковое взаимодействие

1.1.3. Распределение свойств области белокбелкового контакта

1.2. Метод ЯМР в определении пространственных структур белокбелковых комплексов

1.2.1. Гетероядериая одноквантовая корреляционная спектроскопия

ШОС .
1.2.2. Кроссрелаксация МОЕБУ .
1.2.3. Остаточное взаимодействие диполей .
1.3. Метод молекулярного докинга в расчете пространственных структур комплексов биологических макромолекул
1.3.1. Общие закономерности докинга биологических макромолекул
1.3.2. Проблема белокбелкового докинга
1.4. Белокбелковые комплексы в биолюминесцентных системах кишечнополостных
1.4.1. Фотопротеиновые системы .
1.4.2. Белки системы Яепа .
ГЛАВА 2. Материалы и методы
2.1. Молекулярная биология .
2.2. Экспрессия и очистка белка
2.2.1. Выделение и очистка люциферазы из ЛепИа тиеег .
2.2.2. Получение целентеразинсвязывающего белка СВР из ЯепИа тиееп
2.2.3. Выделение и очистка фотопротеина клитина из Суа геага
2.2.4. Выделение и очистка зеленого флуоресцентного белка ОБР
из СуНа геага .
2.3. Спектральные измерения, определение биолюминесцентной активности и концентрации белка .
2.4. ЯМР .
2.4.1. Получение клитина и зеленого флуоресцентного белка в7, меченных изотопами С, ,5Ы и 2Н
2.4.2. Спектроскопия ЯМР .
2.4.3. Титрование и определение величины возмущения химического сдвига .
2.5. Расчет пространственной структуры комплекса клитинСРР
2.5.1. Определение условий сближения и стыковки белков в комплексе .
2.5.2. Метод последовательных приближений
2.5.3. Оценка результатов расчета пространственных структур
2.6. Кристаллография .
2.7. Программное обеспечение .
2.8. Реактивы
ГЛАВА 3. Белокбелковыс взаимодействия между люциферазой и целен
теразинсвязывающим белком из Яепа тиеег
3.1. Характеристика целентеразинсвязывающего белка СВР
3.1.1. Спектры полгощения СВР
3.1.2. Флуоресценция СВР .
3.2. Биолюминесценция люциферазы с целентеразином и целентеразинсвязывающим белком СВР .
3.3. Расчет пространственной структуры комплекса люциферазаСВР
3.3.1. Пространственная структура комплекса люциферазаСВР .
3.3.2. Пространственная структура комплекса люциферазаСВРСа2 ГЛАВА 4. Образование белокбелкового комплекса межу клитином и зеленым флуоресцентным белком вГР из Суа еага .
4.1. Характеристика взаимодействия в системе клитинОБР
4.1.1. Спектральные свойства клитина и вРР .
4.1.2. Биолюминесценция клитина в присутствии ОБР
4.1.3. Регистрация белокбелкового взаимодействия в системе клитинОРР при помощи разных методов
4.2. Пространственная кристаллическая структура клитина из Суа
ага со связанным целен геразнном
4.2.1. Кристаллизация
4.2.2. Общая структурная организация клитина .
4.3. Пространственная кристаллическая структура зеленого флуоресцентного белка вРР из Суа ага
4.4. Исследование Са регулируемого фотопротеина клитина методом гетсроядерного ЯМР
4.4.1. Отнесение резонансов в НЫ ИБСС спектре клитина .
4.4.2. НЫ НБСС спектр Са2разряженного клитина, связанного с Са2.
4.4.3. Определение методом ЯМРтитрования аминокислотных остатков клитина, затронутых взаимодействием с вБР .
4.4.4. Поверхность взаимодействия клитина
4.5. Исследование вРР методом гетсроядерного ЯМР .
4.5.1. Отнесение резонансов в НБОС спектре ОБР .
4.5.2. Определение методом ЯМРтитроваиия аминокислотных остатков ОРР, затронутых взаимодействием с клитином
4.5.3. Поверхность взаимодействия вРР
4.6. Пространственная структура комплекса юштинОРР
4.7. Экспериментальное подтверждение структуры комплекса методом сайтиаправлениого мутагенеза
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .
ВЫВОДЫ .
ЛИТЕРАТУРА


В этих случаях белки связываются друг с другом не специфически, что приводит к образованию комплексов с нерегулярной структурой. В зависимости от стабильности и механизма образования белокбелковые комплексы можно разделить на временные, или слабые белки находятся в контакте в течение короткого времени, и устойчивые, или сильные комплексы белки функционируют только в комплексах. Большая часть информации относительно структур и свойств областей белковых контактов была получена для известных трехмерных структур методами рентгеноструктурного или ЯМР анализа. Часть полезной информации была получена методами мутационного скрининга, точечных мутаций и химической модификации. Форма взаимодействующей поверхности белка. Области межбелковых контактов топографически могут быть разделены на три типа полость, углубление и плоский тип . Площадь поверхности контакта составляет приблизительно 6 всей поверхности мономера, и может колебаться от 0 до А2. Средняя площадь контакта составляет приблизительно 0 А2. В трех топографических классах площадь области контакта увеличивается в следующем порядке полость углубление плоский тип , . Небольшая корреляция была обнаружена между площадью поверхности постоянного белкового комплекса, доступной для растворителя, и его молекулярным весом. Для временных комплексов не было найдено никакой корреляции , , . Корреляция была обнаружена между площадью поверхности контакта и аффинностью антител для контакта типа полости, при этом не имелось такой корреляции для контактов типа углубления и плоскости . Аминокислотный состав. Неоднократно предпринимались попытки определения предпочтительных аминокислот в области белкового контакта. Некоторые авторы обнаружили увеличенное содержание аргинина, гистидина, аспарагина, триптофана, тирозина, серина в области контакта по сравнению с их общим содержанием в белке , , . Некоторые авторы подчеркивают увеличенное содержание ароматических vi, , или гидрофобных аминокислот , , . Такое разнообразие данных, очевидно, отражает различные наборы белковых комплексов, используемых для анализа. Другая причина такого разнообразия может быть в различной природе проанализированных комплексов. Так, на поверхности контакта постоянных комплексов, подобно ядру белка i . Во временных же комплексах, когда вероятен контакт с окружающей водной средой, могут преобладать гидрофильные и заряженные аминокислоты , , . Возможно, что незначительное преобладание некоторых аминокислот в отдельных группах может быть обусловлено свойствами поверхностей контакта и доминирующих сил взаимодействия в каждом специфическом случае. Вторичная структура. Очевидно, что все существующие типы вторичных структур аспирали, 3листы, повороты и петли присутствуют в областях контакта взаимодействующих белков i . Анализ 5 кристаллических структур показал следующее среднее распределение вторичных структур асгшраль приблизительно , лист и петли около . Распределение вторичных структур в области контакта зависит от типа сформированного комплекса постоянный или временный , , . Обычно оно среднее между белковым ядром и белковой поверхностью i . Структура контактирующих поверхностей аналогична ядру белка. Распределение вторичных структур в области взаимодействия временных комплексов имеет большее разнообразие и напоминает наружную поверхность белка, за исключением большего количества спиралей i . Однако целиком вторичные структуры, расположенные в области контакта, участвуют в белокбелковом взаимодействии очень редко. Обычно область контакта представляет собой небольшие участки вторичных структур. Поверхность белкового контакта включает от 1 до таких участков. В большинстве случаев поверхность белка состоит из различных типов вторичных структур, хотя некоторые белки имеют только один тип например, мономер протеазы ВИЧ содержит только листы на своей поверхности , , . А Структурная комплементарность. Анализ белковых контактов показывает, что их поверхности хорошо дополняют друг друга. Степень соответствия зависит от типа белкового взаимодействия.