Выключение синтеза белка в бактериальной клетке с помощью олигоглутамилирования рибосомного белка S6 (1105555), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Тем не менее, полностью сформированные при пониженной температуремутантные рибосомы не отличаются по стабильности от рибосом дикого типа. Разницы вскорости трансляции, её точности так же не наблюдается ни in vivo, ни in vitro [22].Исследование активности фермента PrmB in vitro показало, что метилированиебелка L3 в свободном состоянии не происходит.
Полностью собранную рибосомуметилтрансфераза также не модифицирует. Наибольшая активность наблюдается в случаенеполностью собранной рибосомы, а также при наличии в реакционной смеси РНК(любой, не обязательно рибосомной) [22].Белок L3 связывается с 3’-концевым участком 23S рРНК на самом первом этапесворачивания структуры и является, наряду с L24, инициатором всего процесса сборкирибосомы [24].Из вышесказанного можно сделать вывод, что in vivo PrmB осуществляетметилирование L3, связываясь с рибосомой на одном из промежуточных этапов еёсворачивания, и тем самым, вероятно, оказывает определённое влияние на правильностьеё упаковки.
Таким образом, фермент PrmB можно отнести к факторам сборки рибосомы.19Рисунок 1.5. Расположение L3 на большой субчастице. Серым показана рРНК, зелёным– белки, жёлтым – тРНК в P-участке, фиолетовым – мРНК, циановым –синтезируемый пептид, синим – белок L3, красными сферами – метилированныйостаток.Белок L3 имеет глобулярный домен, располагающийся на поверхности рибосомы, идлинный глубоко погружённый внутрь отросток. Модифицированный 150-й остатокглутаминарасполагаетсявнутририбосомырядомстуннелемдлярастущейполипептидной цепи (рис. 1.5) и образует контакты с нуклеотидными остатками G2032,C2055 и A2572 , которые находятся в 3’-концевой области 23S рРНК (рис.
1.6). Очевидно,этот остаток вносит вклад в формирование и поддержание правильной конформациирРНК.20Рисунок 1.6. Расположение метилированного остатка L3 в рибосоме. Серым показанарРНК, жёлтым – тРНК в P-участке, циановым – синтезируемый пептид, синим – белокL3, красными сферами – метилированный остаток.211.3.3. Метилирование белка S11 и образование изомерной пептидной связиРибосомный белок S11 метилирован по N-концевой аминогруппе остатка аланина.Помимо метилирования наблюдается образование изопептидной связи, что являетсяуникальным случаем в E. coli.
При этом разрушается пептидная связь между первымостатком аланина и вторым остатком лизина (рис. 1.7) [25].Рисунок 1.7. Структура метилированного N-концевого остатка S11, образующегоизопептидную связь [25].В работе [26] сообщается, что в белке S11 обнаружен остаток изоаспартата. Наодин моль белка его приходится 0,5 моль. При этом показано, что в логарифмическойфазе роста S11 – единственный белок, имеющий такую модификацию.Ферменты,осуществляющиеперечисленныемодификацииненайдены.Функциональная роль модификаций также не установлена.Белок S11 находится в непосредственной близости с мРНК и тРНК в E-участке(рис. 1.8).
Его N-конец, выступающий на поверхность рибосомы, не виден вкристаллическойструктуреи,вероятно,неимеетфиксированнойориентации.Маловероятно, что модифицированный остаток вносит вклад в поддержание структурырибосомы. Возможно, метилированный N-конец S11 взаимодействует с тРНК и облегчаетеё выход из Е-участка.22Рисунок 1.8. Расположение S11 на малой субчастице. Серым показана рРНК, зелёным– белки, оттенками жёлтого – тРНК, фиолетовым – мРНК, циановым – EF-Tu, синим– белок S11, красными сферами – N-концевой остаток.231.3.4.
Метилирование белка L7/L12Рибосомный белок L7/L12 монометилирован по ε-аминогруппе 81-го остаткализина. Степень метилирования сильно зависит от температуры. При 37ºС модификациипрактически не наблюдается (меньше 0,1 метильной группы на белок). С понижениемтемпературы количество вводимых групп резко увеличивается. Так при 27ºС оносоставляет 0,6 остатков монометиллизина на белок [27]. Фермент, осуществляющий этумодификацию, не установлен.Примечательно, что белки L7 и L12, одинаковые по структуре и отличающиесятолько наличием ацетильной группы на N-концевой аминогруппе (подробнее про это вразделе 1.4.3. Ацетилирование белка L12) подвергаются метилированию в разной степени.ПреимущественнометилированL12(неацетилированная форма), тогда как только малаячасть L7 содержит модификацию [28].В составе рибосомы белок L7/L12 находится ввидететрамера,представляющегособойпалочковидный отросток, так называетый «L7/L12стебель» (рис.
1.15). Каждая цепь в составе тетрамерасостоитиздвухдоменов:N-концевого,связывающегося с белком L10, и С-концевого. Доменысоединеныгибкимлинкером,позволяющимС-концевым доменам свободно изменять своё положениеотносительно большой субчастицы. Таким образом,L7/L12–единственныйрибосомныйбелок,неРисунок 1.9.ДимерL7/L12.Красными сферами показаныметилированные остатки.контактирующий непосредственно с рРНК, он связан сней через комплекс с белком L10.
Этот комплекс выполняет важную роль в процессетрансляции, он участвует в связывании с рибосомой трансляционных факторов (IF2, EFTu, EF-G и RF3) [29]. Метилированные остатки располагаются в С-концевом домене(рис. 1.9) и, возможно, вносят свой вклад во взаимодействие с трансляционнымифакторами.241.3.5. Метилирование белков L16 и L33Рибосомные белки L16 и L33 подвергаются метилированию по N-концевымаминогруппам.
В L16 модифицирован первый остаток метионина [30]. В L33 наблюдаетсягетерогенность N-конца, часть полипептидных цепей начинается с монометилированногометионина (не более 25%), а часть – с монометилированного аланина [31]. Такаягетерогенность, по-видимому, связана с конкуренцией процессов метилирования иотщепления N-концевого метионина. Предположение о возможном восстановлении Nформилметионина до N-метилметионина было опровегрнуто [3].Метилтрансферазы, осуществляющие модификацию белков L16 и L33, неидентифицированы.Белки L16 и L33 располагаются рядом с центральным протуберанцем спротивоположных сторон (рис.
1.10). Их N-концевые остатки выходят на поверхностьрибосомы и не образуют прямых контактов с рРНК и белками.Рисунок 1.10. Расположение L16 и L33 на большой субчастице. Серым показана рРНК,зелёным – белки, жёлтым – тРНК в P-участке, фиолетовым – мРНК, циановым –синтезируемый пептид, синим – белки L16 и L33, красными сферами – N-концевыеостатки.251.4. Ацетилирование рибосомных белковNα-ацетилирование белков катализируется Nα-ацетилтрансферазами, которыепереносят ацетильную группу с ацетилкофермента А на N-концевую аминогруппу белка.Уэукариоттакаямодификациябелковвстречаетсяповсеместно,80-90%цитоплазматических белков у млекопитающих и 50% у дрожжей ацетилированы по Nконцу [32]. У прокариот такая модификация осуществляется редко.
Известно всего 4белка в E. coli, которые ей подвергаются: фактор EF-Tu а также рибосомные белки S5, S18и L7. У последних определены гены, кодирующие ферменты, которые осуществляютмодификацию:rimJ,иrimIrimL,соответственно.Каждаяизперечисленныхацетилтрансфераз специфически модифицирует только один белок (в отличие отэукариот, у которых такие ферменты менее специфичны). Несмотря на близость функцииэтихферментов,ихструктурысильноотличаются.Сходствомеждупоследовательностями RimI (148 остатков) и RimJ (194 остатка) и RimL (178 остатков)составляет 19% и 20%, соответственно, а между RimJ и RimL – 23% (хотя RimI и RimJ –аланин-ацетилтрансферазы, а RimL – серин-ацетилтрансфераза). Вероятно, эти белки неимели общего предка и развивались независимо друг от друга [33].Эукариотические Nα-ацетилтрансферазы, как правило, состоят из двух или трёхразличныхсубъединицимодифицируютсубстраткотрансляционно,тогда какпрокариотические чаще мономерны или представляют из себя гомодимеры (например,RimL) и ацетилирование осуществляют посттрансляционно [34].Показано, что в случае нарушения сборки 30S рибосомной субчастицы белки S5 иS18 ацетилированы лишь частично.
В то же время установлено, что ферменты RimJ иRimIпринимаютучастиевогранизацииправильногосворачиваниярРНК.Предполагается, что модификация белков S5 и S18 являются сигналом качества сборкирибосомы [35].261.4.1. Ацетилирование белка S5Рибосомный белок S5 ацетилирован по α-аминогруппе первого остатка аланина[36]. Ацетилирование осуществляется специфическим ферментом RimJ (ribosomalmodification) [37,38].Установлена субстратная специфичность фермента RimJ. Авторы исследовалиштамм E. coli, содержащий мутацию в центральном псевдоузле 16S рРНК (С18А) [39]. Этамутация приводит к нарушению сборки 30S субчастицы, ухудшению связывания с нейбелков S1, S2, S18 и S21 и, следовательно, к снижению эффективности трансляции.Помимо этого мутация вызывает уменьшение доли ацетилированных молекул S5, то есть,снижается активность RimJ.
Это, очевидно, связано с тем, что S5 находится внепосредственной близости к центральному псевдоузлу, и мутации в последнем могутизменять место посадки S5 на 30S субчастицу, и тогда RimJ не может связываться ссубстратом. Стоит отметить что недоацетилтрование S5 не наблюдается в собранных 70Sмутантных рибосомах. Видимо, связывание мутантной 30S субчастицы с 50Sвосстанавливает её нативную структуру и вместе с ней активность RimJ. Ранее былопоказано, что мутация в белке S4 также приводит к недоацетилированию S5 [40].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
