Определение структуры комплексов рибосомных белков S8 и L5 с фрагментами 16S и 5S pРНК и анализ РНК-белковых взаимодействий

• Автор: Никонов, Олег Станиславович
• Шифр специальности: 03.00.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 87 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Общие принцш 1ы формирования РНКбежовых комплексов.

1.2. РОЛЬ РАЗЛИЧНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В РНКБЕЛКОВОМ СВЯЗЫВАНИИ.

1.2.1. Электростатические взаимодействия,

1.2.2. Водородные связи

1.2.3. Вандерваалъсовы взаимодействия.

1.2.4. Стеки нгвзаимодействия

1.2.5. Гидрофобные взаимодействия.

1.2.6. Влияние точности определения координат атомов на классификацию взаимодействий

1.3. Наиболее распространенные типы РНКьелковых взаимодействий в РНКБЕЛКОВЫХ КОМПЛЕКСАХ.
1.3.1. Белки, связывающиеся с желобками РНК.
1.3.2. Белки, связывающиеся с РНК при помощи Глистов.
1.4. РИБОСОМНЫЕ БЕЛКИ И ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С РРНК
1.4.1 .Особенности структур рибосомных белков. Распределение белков в рибосоме.
1.4.2. Взаимодействия рибосомных белков с рРНК
1.4.3. Белокбелковые взаимодействия в рибосоме.
1.4.4.Первично связывающиесярибосомные белки
1.4.5. Выделение узнающих модулей на контактирующих поверхностях белков и РНК в структурах РНКбелковых комплексов
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Комплекс рибосомного белка 8 с фрагментом рРНК
2.1.1. Общая характеристика.
2.1.2. Сбор и анализ дифракционных данных.
2.1.3. Определение экспериментального набора фаз и построение модели
2.1.4. Структура рибосомного белка 8
2.1.5. Структура нуклеотидного фрагмента рРНК
2.2. Комплекс рибосомного белка 5 с фрагментом 5 РНК.
2.2.1. Общая характеристика.
2.2.2. Сбор и анализ дифракционных данных.
2.2.3. Определение экспериментального набора фаз и построение модели
2.2.4.Структура белка 5 из . i
2.2.5. Структура фрагмента 5рРНК.
2.2.6. РНКбелковые взаимодействия
3. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СТРУКТУР СВОБОДНЫХ БЕЛКОВ И ИХ КОМПЛЕКСОВ С рРНК ИЗ РАЗЛИЧНЫХ ОРГАНИЗМОВ
3.1 Сравнительный анализ известных структур рибосомного белка 8 и его комплексов с рРНК.
3.1.1. Выделение РНКузнающих модулей на поверхностях белка 8 и .
3.1.2. Структурные и эволюционные ограничения центральной части спирали 8 рРНК
3.1.3. Динуклеотидная платформа рРНК и пятипептидный мотив X белка 8
3.2. Сравнительный анализ известных структур рибосомного белка 5 и его КОМПЛЕКСОВ С 5 РРНК
3.2.1. У знающие модули на поверхностях белка 5 и 5 рРНК
3.2.2. Структурные и эволюционные ограничения рРНКсвязывающего сайта на белке Ь5 и соответствующего сайта на рРНК.
3.2.3. Неконсервативные водородные связи в РНКбелковых комплексах
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Вовторых, если ДНКбелковые интерфейсы обычно включают небольшой участок двухспиральной ДНК с жесткой структурой, который лишь иногда может слегка изгибаться, то изза способности РЖ образовывать сложную пространственную структуру, РНКбелковые интерфейсы могут содержать удаленные по последовательности основания и части сахарофосфатного остова. Выявление таких участков методами биохимии и точечного мутагенеза является трудной экспериментальной задачей. РНКбелковых взаимодействий. Экспериментальная основа для изучения взаимодействий белков и РНК значительно расширилась в результате недавнего прорыва в структурных исследованиях рибосомы и определения с атомным разрешением структур рибосомных субчастиц. Рибосома представляет собой сложную молекулярную машину, которая отвечает за синтез белка в клетках всех организмов. Она состоит из двух субчастиц, которые вместе содержат свыше пятидесяти различных белков, связанных с высокополимерными молекулами рибосомной РНК. Недавно были определены с атомным разрешением кристаллические структуры большой , и малой i , . ii и экстремально термофильной бактерии i,, соответственно. Эти структуры предоставляют большой объем данных для анализа механизмов РНКбелкового узнавания. Значительный вклад в понимание РНКбелковых взаимодействий дали также исследования изолированных комплексов между фрагментами рибосомных РНК и рибосомными белками . Мао . i . . i, ii . v . v . i . i . Структуры пяти из этих комплексов определены в Институте белка РАН. В диссертации представлены структуры комплексов рибосомных белков 8 и 5 с фрагментами и 5 рибосомных РНК, соответственно, и проведен детальный анализ структурных и функциональных особенностей РНКбелковых интерфейсов в этих комплексах. Общие принципы формирования РНКбелковых комплексов. При образовании РЖбелковых комплексов почти всегда белок подстраивается под РЖ, а РЖ подстраивается под белок Vi, ii, , при этом возможны значительные конформационные изменения в участках связывания обоих партнеров. В тоже время часть интерфейса ответственная за узнавание, должна, повидимому, сохранять свою конформацию. Хотя такие конформационные изменения найдены почти во всех исследованных к настоящему времени РЖбелковых комплексах, их роль во взаимодействии остается в целом неясной. Концепция энергетической воронки, введенная при изучении сворачивания белка, позволяет описать возможные механизмы межмолекулярного узнавания i Vi, . Эта концепция позволяет выделить один путь сворачивания из множества возможных, когда существует ансамбль конформаций, и процесс сворачивания идет через преодоление локальных энергетических минимумов, которые соответствуют интермедиатным состояниям белка. По аналогии с этим описанием можно представить конформацию межмолекулярного интерфейса в виде энергетического ландшафта конформаций, возможных в данной ситуации. Графически это представлено на рисунке 1. Г ладкая поверхность дна энергетической воронки с единственным минимумом будет соответствовать стабильному, твердому интерфейсу Рис. Волнистая же поверхность с несколькими минимумами, разделенными низкоэнергетическими барьерами, напротив, будет соответствовать ситуации, когда межмолекулярный интерфейс лучше описывается в терминах многочисленных конформеров Рис. Если взаимодействующие макромолекулы узнают одну из конформаций партнера, заселенность этой конформации будет расти в процессе связывания, в то время как заселенности всех других конформаций будут уменьшаться. Если опознаваемая конформация является минорной в свободном состоянии, то тогда будет иметь место, так называемый конформационный захват минорной конформации. Этот процесс не следует путать с индуцированной подгонкой. Если конформация, которую имеет молекула белка или РНК в связанной форме, присутствовала в свободном состоянии хотя бы и в очень малых количествах, такое связывание является примером захвата третичной структуры.