Котрансляционное сворачивание белка

• Автор: Колб, Вячеслав Адамович
• Шифр специальности: 03.00.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 148 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Глава I. КОТРАНСЛЯЦИОННОЕ СВОРАЧИВАНИЕ БЕЛКОВ

1.1. Гипотеза Анфинсена

1.2. Гипотеза котрансляционного сворачивания белков

1.3. Котрансляционное формирование ферментативно

и иммунологически активной конформации

1.4. Котрансляционное образование дисульфидных связей

1.5. Связывание лигандов растущими полипептидными цепями

1.6. Котрансляционное формирование устойчивых к протеолизу

доменов растущего белка
1.7. Ко трансляционная олигомеризация растущих цепей
1.8. Ферментативная активность синтезированных белков после
высвобождения из рибосомы
1.9. Ферментативная активность белков, связанных с рибосомой
1 Котрансляционное сворачивание белков в клетках
про и эукариот
Глава II. ЛЮЦИФЕРАЗЛ СВЕТЛЯЧКА РНОШШ РУЯАЬ
2.1. Свойства фермента
2.2. Люцифераза как объект исследований сворачивания белков
Глава П1. РИБОСОМНЫЙ КАНАЛ ДЛЯ РАСТУЩЕГО
ПОЛИПЕПТИДА
3.1. Визуализация внутририбосомного туннеля методом
криоэлсктронной микроскопии
3.2. Визуализация внутририбосомного туннеля с помощью
реитгеноструктурного анализа
3.3. Величина скрытого в рибосоме участка растущего полипептида
3.4. Конформация пептида в рибосомном канале
3.5. Форма рибосомного канала туннель или желоб
3.6. Резюме
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Глава IV. СВОРАЧИВАНИЕ СВЕТЛЯЧКОВОЙ ЛЮЦИФЕР АЗЫ В
ПРОЦЕССЕ СИНТЕЗА В БЕСКЛЕТОЧНОЙ СИСТЕМЕ
4.1. Сиптез активной люциферазы в бесклеточной системе
из зародышей пшеницы
4.2. Координированное накопление полноразмерного полипептида
люциферазы и нарастание с ферментативной активности
4.3. Длительность посттрансляционной фазы сворачивания синтезированной v люциферазы
Глава V. РЕНАТУРАЦИЯ СВЕТЛЯЧКОВОЙ ЛЮЦИФЕРАЗЫ ИЗ ПОЛНОСТЬЮ РАЗВРНУТОГО СОСТОЯНИЯ
5.1. Кинетика ренатурации люциферазы в эукариотическом
цитозоле
5.2. Вклад цистранс изомеризации ХПро пептидных связей
в скорость ренатурации люциферазы
Глава VI. ЭНЗИМАТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ СВЯЗАННОГО С РИБОСОМОЙ РАСТУЩЕГО ПОЛИПЕПТИДА
6.1. Приобретение энзиматически активной конформации
люциферазы при выходе полипептида из рибосомы
6.2. Экспонированность синтезируемого полипептида
на поверхности рибосомы
6.3. Синтез люциферазы с Сконцевым удлинением
в бесклеточной системе трансляции
6.4. Энзиматическая активность удлиненной люциферазы,
связанной с рибосомой
Глава VII. КОТРАНСЛЯЦИОННОЕ СВОРАЧИВАНИЕ
ЛЮЦИФЕРАЗЫ В ПРОКАРИОТИЧЕСКОМ И ЭУКАРИОТИЧЕСКОМ ЦИТОЗОЛЕ
7.1. Накопление полноразмерной люциферазы и е ферментативно активной формы при синтезе фермента в бактериальной бесклеточной системе трансляции
7.2. Длительность посттрансляционной фазы сворачивания
люциферазы, синтезированной в бактериальной
системе трансляции
7.3. Кинетика ренатурации люциферазы в прокариотическом
цитозоле
7.4. Энзиматическая активность растущего полипептида
люциферазы на бактериальной рибосоме
7.5. Скорость перехода от неактивной к энзиматически активной
конформации полипептидной цепи люциферазы на рибосоме
7.6. Удельная ферментативная активность люциферазы,
синтезированной в различных бесклеточных
системах трансляции
7.7. Влияние молекулярных шаперонов семейств ОгоЕЬ и БпаК на
котрансляционное сворачивание люциферазы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
МАТЕРИАЛЫ
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
ВЫВОДЫ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Это предоставляет концевой части цепи возможность начать сворачиванистуже в ходе трансляции, не дожидаясь построения Сконцевого фрагмента. Такое развитие событий в процессе синтеза представляется весьма вероятным, поскольку пептидные фрагменты длиной всего в аминокислотных остатков уже способны приобретать нативную вторичную структуру в растворе . Более того, полипептиды, соответствующие доменам белка, способны формировагь правильную пространственную структуру, такую же, которой они обладают в составе полноразмерного нативного белка . Представляется очевидным, что у концевой части белковой молекулы больше времени на поиск правильной конформации. В связи с этим интересен тот факт, что внутри многих белковых доменов концевой участок более компактен, чем Сконцевой . Кроме того, в ряде экспериментов по ренатурации продемонстрировано, что Сконцевая часть молекулы сворачивается быстрее, чем е копцевая часть , . Этот результат вполне ожидаем, если принять во внимание необходимость для Сконцевой части принять нативную конформацию быстрее всего при сворачивании в клетке вероятно, е последовательность должна быть эволюционно оптимизирована для быстрого сворачивания. Вовторых, во время синтеза Сконец растущего пептида присоединен к рибосоме, обладающей гигантской по сравнению с пептидом массой. Это может оказывать значительное влияние как на скорость, так и на путь последовательность событий сворачивания , . Подобное заякоривание Сконца молекулы могло бы, теоретически, способствовать отбору правильной конформации даже до того момента, когда смогут сформироваться нативные дальние взаимодействия. Втретьих, транслирующая рибосома должна производить полипептидную цепь с универсальной начальной конформацией аминокислотных остатков в пептидилтрансферазном центре, и эта конформация, скорее всего, является аспиральной . Если это так, то сворачивание белка i viv начинается вовсе не из состояния беспорядочного клубка, как в случае ренатурации i vi. И, наконец, микроокружение растущей на рибосоме цепи, а также физикохимические параметры концентрация белков и других молекул, температура внутри клетки ii отличаются от таковых при эффективной ренатурации в условиях лабораторного опыта . Более того, существует рядкслй Ь1Х, противоречащих предположению о полностью посттрансляционном характере сворачивания белка. Например, для рснатурации целого ряда белков требуются десятки минут, если не часы, в то время как время полужизни большого числа белков в живой клетке намного короче . Кроме того, для столь медленно сворачивающегося белка i viv была бы чрезвычайно высока вероятность подвергнуться протеолитическому расщеплению поскольку денатурированные и не полностью свернутые белки гораздо менее устойчивы к протеолизу, чем нативные. Обнаружено также, что не все белки удается ренатурировагь i vi. В большинстве случаев выход нативного белка при рентурации очень низок, следовательно, точность этого процесса несравнима с точностью сворачивания i viv. Большинство белков успешно ренатурируют только при пониженной температуре и при очень низкой концентрации белка тогда как в клетке концентрация белка на несколько порядков выше. Кроме того, в клетках был обнаружен ряд белков, способных помогать правильному сворачиванию синтезированных v цепей шапероны и катализировать такие скоростьлимитирующие этапы сворачивания, как образование дисульфидных связей и изомеризация связи Хаа Про I, I. Первоначальная гипотеза предполагала, что сворачивание белка в клетке происходит аналогично его ренатурации 7. Долгое время считали, что синтезируемый на рибосоме полипептид имеет при трансляции некую конформацшо, близкую статистическому клубку, и приобретение нативной структуры начинается только после высвобождения белка из рибосомы. Изложенные выше аргументы свидетельствуют в пользу совершенно иного взгляда на сворачивание белка в клетке, сформулированного как гипотеза котранслиционного сворачивания белков.