Изучение структуры и свойств желтого флуоресцирующего белка zFP538 из кораллов

• Автор: Зубова, Надежда Николаевна
• Шифр специальности: 03.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 172 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СТРУКТУРА И СПЕКТРАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ЦВЕТНЫХ ФЛУОРЕСЦИРУЮЩИХ БЕЛКОВ .

1.1. Стабильность СЕР подобных белков

1.1.1. Влияние температуры

1.1.2. Влияние .

1.1.3. Действие протеаз.

1.2. Третичная структура СЕР и его гомологов

1.3. Спектральное разнообразие СЕРподобных белков

1.4. Основные типы хромофоров СЕРподобных белков.

1.4.1. Зеленый хромофор ОРРтнпа

1.4.2. Структура красного хромофора ЗяКес тина

1.4.3. Структура хромофора аБрР
1.4.4. Структура хромофора Каесе.
1.4.5. Структура хромофора гРР8.
1.5. Формирование хромофора СБР, Окч и гЕР8 г
1.5.1. Формирование структуры зеленого хромофора
1.5.2. Формирование ацилимина в хромофоре ОвЯестипа.
1.5.3. Формирование желтого хромофора гРР
ГЛАВА 2. ОЛИГОМЕРИЗАЦИЯ И АГРЕГАЦИЯ ЦВЕТНЫХ
ФЛУОРЕСЦИРУЮЩИХ БЕЛКОВ.
2.1. Олигомеризация цветных флуоресцирующих белков
2.1.1. вРР из кишечнополостных Нусгогоа
2.1.2. Цветные белки из кораллов
2.1.3. Структура тетрамеров ГРе1 и гИР
2.2. Агрегация цветных белков из кораллов в
2.3. Биологическая функция СЕРподобных бел ков
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ НА ФЛУОРЕСЦЕНЦИЮ И ПОГЛОЩЕНИЕ ЦВЕТНЫХ БЕЛКОВ.
3.1. Взаимодействие между хромофором и белковым окружением
3.2. Влияние на спектральные свойства СБР
3.3. Влияние на спскгральиые свойства хромопептидов СЕР
3.4. Протоиированные состояния хромофора СЕР
3.4.1. Теоретические расчеты.
3.4.2. Экспериментальные данные
ГЛАВА 4. ФОТОФИЗИКА И ФОТОХИМИЯ ПОДОБНЬХ БЕЛКОВ.
4.1. Перенос протона в возбужденном состоянии
4.2. Поворот хромофора в возбужденном состоянии. Цнстранс изомеризация
4.2.1. Изучение модельных хромофоров.
4.2.2. Модель фотоизомеризации.
4.2.3. Изучение белков.
. Конформационная подвижность 3бочонка .
ГЛАВА 5. АППАРАТУРА, РЕАГЕНТЫ, МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
5.1. Используемые реагенты н оборудование
5.2. Экспрессия и выделение .
5.3. Выделение хромопсн гидов из
5.4. Спектроскопия и рНмстрии.
5.4.1. Титрование хромопептидов
5.4.2. Титрование белка 8.
5.5. Динамическое рассеяние света
5.6. Гельфильтрация.
5.7. Подготовка образца для сканирующей зондовой микроскопии.
5.7.1. На поверхности стекла.
5.7.2. Сорбция на поверхности графита
5.8. Кинетические измерения
5.9. Расчет значений рКа из рНнрофилей
5.9.1. Одностадийная схема 1.
5.9.2. Двустадийная схема
5.9.3. Трехстадийная схема 3.
ГЛАВА 6. АНАЛИЗ ЗАВИСИМОСТЕЙ ХРОМОПЕПТИДОВ
6.1. Иминоформа хромопентида 8. Поглощение.
6.2. Иминоформа хромопентида .8. Флуоресценция.
6.3. Кетоформа хромопентида 8. Поглощение
6.4. Кетоформа хромопептпда 8. Флуоресценция.
ГЛАВА 7. АНАЛИЗ ЗАВИСИМОСТЕЙ ЖЕЛТОГО БЕЛКА 8.
7.1. рНзависимостп поглощения желтого белка
7.1.1. Поглощение концентрированного раствора
7.1.2. рНзависимосгь поглощения разбавленного раствора
7.2. рНзависнмости флуоресценции гГР8.
7.2.1. Флуоресценция растворов с высокой концентрацией белка.
7.2.2. Флуоресценция разбавленных растворов 7.НР
7.2.3. Эффект начального значения .
7.2.4. Анализ полных рНпрофнлей флуоресценции разбавленных растворов гР8. .
7.2.5. Нелинейность зависимости интенсивности флуоресценции гРР8 от концентрации белка.
ГЛАВА 8. ОЦЕНКА РАЗМЕРОВ АГРЕГАТОВ ЕР
8.1. Светорассеяние
8.2. Гельфильтрация.
8.3. Исследование агрегации .ЕР8 с помощью микроскопии
8.3.1. На поверхности стекла.
8.3.2. Па поверхности графита
ГЛАВА 9. КИНЕТИКА КИСЛОТНОЙ ДЕНАТУРАЦИИ ЕР8.
9.1. Кинетические кривые.
9.2. Спектральные изменения, наблюдаемые при кислотной денатурации гЕР8 .
9.3. Предполагаемая схема кислотной инактивации гЕР8.
ГЛАВА . МЕХАНИЗМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ ТР8 ЗА СЧЕТ
АГРЕГАЦИИ
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В зависимости от времени инкубации при таком низком флуоресценция в большей или меньшей степени, но не полностью, восстанавливается при возвращении к нейтральным условиям . Действие протеаз. При использовании умеренно концентрированных растворов протеаз 0,1 мгмл после часового инкубирования в оптимальных условиях ни одна из известных протеаз не оказывает никакого эффекта на флуоресценцию . Высокие концентрации 1 мгмл трипсина, химотрипсииа, папаипа, субтилизина, термолизина и панкреатина также не влияют на флуоресценцию . Выделение хромофорного гексапептида из . В отличие от самого белка, который очень устойчив к протсолизу, участок из нескольких аминокислот на Сконце довольно чувствителен к действию карбокснпептидазы и песпецифичсских протеаз. В результате этого из . ИЭТ в диапазоне 4,,4 . Выделенные из разных организмов подобные белки весьма разнообразны по аминокислотной последовательности, иногда гомология между ними составляет менее и гомологичны на , и 8 гомологичны на , тем не менее, все ключевые элементы вторичной структуры сохраняются, и выравнивание аминокислотных последовательностей выявляет достаточно много консервативных положений рис. Наиболее консервативными являются аминокислоты, которые важны для организации пространственной структуры белка, такие, как глицин, пролил, аспарагиновая кислота. Все подобные белки, структура которых известна на сегодняшний день, имеют структуру полого цилиндра, внешняя сторона которого образована одиннадцатью антипараллельными листами в случае из . А, а высота А. Короткие фрагменты аспиралей и петли образуют также крышки, закрывающие цилиндр сверху и снизу. Такая структура, характерная для цветных белков, была названа Убочонком рис. Этот бочонок имеет правильную форму Улистов формируют почти бесшовную симметричную структуру, единственная нерегулярность которой наблюдается между двумя листами. Молекулы воды образуют пленку вокруг поверхности цилиндра большое количество молекул воды находится и внутри него. Такой плотно сконструированный Убочонок, повидимому, служит для защиты хромофора от тушения флуоресценции растворителем и молекулярным кислородом, обеспечивая стабильность и устойчивость при нагревании и действии денатурирующих агентов. Структура бочонка ОТР устойчива к действию большинства протеаз, несмотря на присутствие возможных сайтов расщепления в незащищенных складках структуры. Рис. А. 9бочонок трехмерная структура всех подобных белков. Вверху приведена структу ра из vii . Стрелками показаны 3листы, цилиндром спирали. Вид сверху на молекулы внизу слева и 8 внизу справа. Молекула имеет вид окружности, тогда как 8 эллипса. Эксперименты по удалению аминокислот показали, что для формирования флуоресцирующею хромофора вНР требуется почти полная структура белка остатки или , и лишь несколько Сконцевых остатков могут быть удалены без потери флуоресценции. СГР М5КСЕЕ1РТСУРЕ1. С0УМСНКРСЕСЕС0АТУСК1Т1КР1СТТСК1РУРРТ 2РР8 МАН5КНСКЕЕМТМКУНМЕСССНКРУТСЕССУРРКСКСТМ. СУЕССР. РР5Е0 РЩС МЯКНУ1КЕРМЯРКУЯМЕСТУМСНЕРЕ1ЕСЕСЕСРРУЕСНМТУК1. КТКССР1. Рис. Сравнение аминокислотных последовательностей Л. Гомология между и составляет , а между и 8 . Нумерация аминокислот по последовательности . Звездочками отмечены строгие инварианты, двоеточиями высоко консервативные и точками похожие аминокислоты. Рамкой выделены аминокислоты, участвующие в формировании хромофора. Одним из наиболее интересных и важных является применение ФБ для изучения различных процессов непосредственно в живых клетках, тканях и целых организмах. Поскольку животная ткань значительно лучше пропускает свет в далекой красной области спектра, нежели коротковолновый свет, то особое внимание ученых фокусируется на создании ФБ с максимально длинноволновыми спектрами. Чем больше длина волны, тем выше чувствительность методов и выше эффективность детектирования флуоресценции при сканировании животных. Применение i viv ограничено в связи с наложением зеленой флуоресценции этого белка с автофлуоресцеицией биологических объектов и невозможностью использования методов, основанных на индуктивнорезонансном переносе энергии.