Структурно-функциональные исследования взаимодействий ДНК-зависимой РНК-полимеразы бактерий с промоторами

• Автор: Северинов, Константин Викторович
• Шифр специальности: 03.00.26
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 43 с. : ил.; 19х14 см

Работа аыподмена а отделе Молекулярных основ генетики клеюк Института

молекулярной генетики РАН и в лаборатории Молекулярных механизмов

транскрипции прокариот Института Вакемана, Университет Раттере, США

Офи ииальные оппоненты доктор биологических наук, профессор.

академик .1 Георгиев

доктор биологических наук, профессор, чл.корр. РАН А.Б. Четверин

доктор биологических наук М.С. Гельфанд

Ведущая организация Институт молекулярной 6илгии

им. В А. Энгельгардта РАН

Защита состоится декабря г. и часов на заседании

Аналогии гена РАН по адресу

ке Института молекулярной 1,1. Москва, ул. Вавилова д.
4 рабовская
Актуальность


Понимание механизма инициации транскрипции и его регуляции позволит управлять экспрессией отдельных генов, а также откроет путь к разработке антибиотиков, специфичных к данному виду бактерий или влияющих на экспрессию лишь узкой группы или даже одного конкретного гена. Известно, что для узнавания консервативных элементов промотора и плавления ДНК в области старта транскрипции у бактерий необходима осубъединица РНКполимеразы. Однако, так как в структуре промоторного комплекса различные домены и структурные элементы корфермента РНКполимеразы находятся поблизости или вступают в непосредственный контакт с промоторной ДНК, осубъединица является единственной детерминантой узнавания промоторной ДНК и стабильности промоторного комплекса, образуемого голоферментом РНКполимеразы. В лервм. I . Шшт Цель и задачи исследования. Основной целью настоящей работы являлась всеобъемлющая характеристика взаимодействий и контактов между ДНКзависимой РНКполимеразой бактерий и ДНК промоторов, выяснение функциональной значимости этик взаимодействий и контактов, а также возможности регуляции силы промоторов за счет изменения этих взаимодействий и контактов. Научная новизна и практическая ценность работы. В ходе выполнения работы впервые охарактеризовано несколько доменов корфермента РНКполимеразы, которые могут оказывал сильное влияние на утилизацию бактериальных промоторов. Так как описанные домены РНКполимеразы высоко консервативны в эволюции, с большой вероятностью можно утверждать, что похожие взаимодействия играют важную роль и при узнавании промоторов РНКполимеразами эукариот. В ряде случаев показано, как регуляция активности промоторов осуществляется за счет белокбелковых взаимодействий между регуляторами транскрипции и доменами корфермента РНКполимеразы. Конкретные результаты работы могут быть суммированы следующим образом. Показано, что взаимодействие аСТО с иРэлементами промоторов является мишенью АДФрибозилирования бактериофагом Т4. АДФрибозилированис бактериофагом Т4 аСШ таким образом является антиактивационным регулированием транскрипции. Показано, что транскрипционный фактор i регулирует утилизацию промоторов нарушая взаимодействие подвижной заслонки с четвертым районом осубьединицы. Охарактеризован дополнительный базальный элемент бактериальных промоторов, который находится между транскрипционным стартом и элементом и узнается консервативным районом 1. Показана роль Показана роль нижней челюсти ДНК лиже точки транскрипционного старта. Определен молекулярный механизм изменения промоторной специфичности голофермента РНКиолимеразы . Т7. Определена первичная структура генов гро i. Определена третичная структура корфермента РНКполимеразы Т. Создана генетическая система, позволяющая проводить функциональные и структурные исследования рекомбинантной РНКполимеразы Т. Определен молекулярный механизм узнавания участка начала репликации минус цепи бактериофага М. Показано, что это узнавание является независимым от осубъединицы и осуществляется корферментом РНКполимеразы за счет взаимодействия с каналом корфермента, ответственным за связывание переднего дуплекса ДНК. Корфсрмент способен специфически инициировать абортивный синтез на участке начала репликации М, а для образования более длинных транскриптов необходим район 3. Полученные результаты существенно расширили современные представления о механизмах инициации клеточной транскрипции. В частности показано, что в определенных случаях стсубьединица РНКполимеразы необходима для синтеза полноразмерной РНК и не играет роли в специфическом узнавании точки начала инициации, которое осуществляется корферментом РНКполимеразы. Новые представления, возникшие в результате проделанной работы, могут быть использованы в биотехнологии для создания новых поколений промоторов для эффективной экспрессии рекомбинантных генов, а также для разработки антибиотиков, которые ингибируют транскрипцию бактерий, связываясь с доменами РНКполимеразы, изученными в данной работе. Апробация работы.