Диссертация (1145766), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Фосфорилированию могутподвергаться и некоторые рибосомные белки, входящие в состав такназываемого «стержня» рибосомы (Bou et al., 2000). К фосфобелкам относятсяи белки системы деградации нонсенс-содержащих мРНК (NMD) — Upf1p иUpf2p (Wang et al., 2006), связанные функционально с факторами терминации40трансляции. Еще один фосфобелок — фактор элонгации трансляции eEF1Bα,дефосфорилирование которого осуществляет фосфатаза Ppz1p (de Nadal et al.,2001).Сама фосфатаза Ppz1p также вовлечена в контроль трансляции белков.Показано, что делеция PPZ1 приводит к повышению уровня считывания стопкодонов всех трех типов в репортерной системе lacZ, то есть к нонсенссупрессии, а сверхэкспрессия PPZ1 — к антисупрессии (de Nadal et al., 2001).Данные о влиянии уровня Ppz1p на эффективность нонсенс-супрессии былитакже подтверждены в статье Аксеновой с соавторами (Aksenova et al., 2007).Высказано предположение, что фосфатаза Ppz1p может регулировать точностьтрансляции посредством дефосфорилирования eEF1Bα (de Nadal et al., 2001),однако экспериментально подтвердить это не удалось (Ivanov et al., 2010).Сверхэкспрессия фосфатазы Ppq1p, гомологичной Ppz1p, также приводитк антисупрессии (Song and Liebman, 1987; Vincent et al., 1994).
Таким образом,влияние уровня продукции Ppq1p на эффективность нонсенс-супрессии сходнос поведением Ppz1p. Вероятно, эти две фосфатазы обладают, по крайней меречастично, перекрывающимися механизмами регуляции уровня нонсенссупрессии.1.6. Эпигенетические факторы, влияющие на эффективность считываниястоп-кодоновТочность трансляции обеспечивается слаженной работой большого числакомпонентов клетки. Как уже было описано ранее, мутации в генах,кодирующих эти компоненты, могут влиять на частоту ошибок в процессесинтеза полипептидной цепи, в частности, мутации могут повышать частотусчитывания стоп-кодонов как значащих, или снижать вероятность такогосчитывания. Вместе с тем, изменение вероятности считывания стоп-кодоновможет быть связано и с факторами эпигенетической природы. У дрожжей кчислу таких факторов относятся прионные детерминанты, или прионы —41белки, способные существовать в двух и более различных конформациях.
Наданный момент известно более десяти белков, способных к прионизации, инекоторые влияют на эффективность терминации трансляции (см. Staniforth andTuite, 2012; см. Liebman and Chernoff, 2012).1.6.1. Прионный детерминант [PSI+]Неменделевский детерминант [PSI+] был обнаружен Б. Коксом еще в 1965году (Cox, 1965). Первоначально описанное проявление [PSI+] связано сусилением в его присутствии эффективности слабых супрессорных тРНК (Cox,1971), однако позже было показано, что [PSI+] приводит к омнипотентномунонсенс-супрессорному эффекту и в отсутствие мутантных тРНК (Cox et al.,1988; Liebman and Sherman, 1979).
Исследование [PSI+] и другого прионногодетерминантадрожжей,[URE3],позволилосформулироватькритерииприонного наследования (Wickner, 1994).1. «Обратимая излечиваемость» – способность прионного детерминантавозникать de novo после элиминации на среде, содержащей хлорид гуанидина(GuHCl);2. Индукция прионизации белка при сверхпродукции его нормальнойформы;3. Одинаковый фенотип клетки как в присутствии приона, так и примутации в гене, кодирующем прионогенный белок;4. Необходимость наличия нормального белка для проявления приона.Детерминант[PSI+]автокаталитическиподдерживаетсяврядуклеточных поколений, передается при цитодукции, проявляет неменделевскоенаследование в мейозе и имеет доминантное проявление (Cox, 1965; Cox et al.,1988).Природа детерминанта [PSI+] на протяжении трех десятилетийоставалась загадкой.
Высказывались предположения, что [PSI+] представляет42собой некий цитоплазматический детерминант, например, это может бытьмитохондриальная ДНК, 2-μm плазмидная ДНК или вирусоподобные геномы,состоящие из двунитевой молекулы РНК (см. Staniforth and Tuite, 2012). Однакосовокупность экспериментов, выявивших связь между детерминантом [PSI+] ибелком Sup35, позволила выяснить природу этого приона (Ter-Avanesyan et al.,1993; Ter-Avanesyan et al., 1994). Так, показано, что сверхэкспрессия SUP35приводит к нонсенс-супрессорному эффекту в штамме [psi-] (см.
Chernoff et al.,1992), индуцирует образование [PSI+] de novo (Chernoff et al., 1993) и вызываетдефекты роста в штамме [PSI+], но не [psi-] (Dagkesamanskaya and TerAvanesyan, 1991; Chernoff et al., 1992). Вскоре Р. Викнер высказал логичноепредположение, что [PSI+] является конформационным изомером белка Sup35p,дрожжевогофакторатерминациитрансляцииeRF3(Wickner,1994).Эксперимент с белковой трансформацией клеток дрожжей агрегатами Sup35pдополнительно подтвердил природу детермининта [PSI+] (King et al., 2004;Tanaka et al., 2004).Для прионной конверсии Sup35p и поддержания фактора [PSI+]необходим N-терминальный домен Sup35p (Doel et al., 1994; Ter-Avanesyan etal., 1994).
В этом домене локализованы мутации, влияющие на стабильность[PSI+] (Doel et al., 1994; DePace et al., 1998; King, 2001). Так, перваякартированная мутация PNM2 (от «[PSI+]-no-more») (McCready et al., 1977),приводящая к замене Gly58Asp, вызывала потерю приона [PSI+], несмотря наприсутствие аллели SUP35 дикого типа (Doel et al., 1994).Делеция N-домена приводит к элиминации фактора [PSI+] (TerAvanesyan et al., 1994), а при сверхэкспрессии аллели, содержащей M- и Nдомены (Sup35NM) или только N-домен, частота возникновения [PSI+] de novo вклетках [psi-] повышается по сравнению со сверхэкспрессией полноразмернойаллели (Chernoff et al., 1993; Derkatch et al., 1996; Kochneva-Pervukhova et al.,1998).Клетки [PSI+] накапливают Sup35p в виде высокомолекулярныхагрегатов (Patino et al., 1996; Paushkin et al., 1996), что приводит к снижению43количества растворимого белка Sup35p и повышает эффективность считываниястоп-кодонов как значащих.
Показано, что в лизатах клеток фибриллы [PSI+]устойчивы к действию протеолитических ферментов и содержатся в основном внерастворимой фракции белков (Patino et al., 1996; Paushkin et al., 1996). Этосвидетельствует о том, что в [PSI+]-клетках белок Sup35p находитсяпреимущественно в агрегированном состоянии. При этом агрегаты Sup35pимеют фибриллярную структуру (Glover et al., 1997).В состав белковых агрегатов в штаммах [PSI+], помимо самого Sup35p,входит Sup45p (Paushkin et al., 1997).
Включение Sup45p в агрегаты Sup35p,вероятно, является одной из причин нонсенс-супрессорного эффекта [PSI+].Показано, что коагрегация Sup35p и Sup45p не происходит, если фрагментыSup35p не несут сайтов связывания с Sup45p. Таким образом, N-домен Sup35р,ответственный за образование [PSI+], может выступать в роли репрессора поотношению к другому фактору терминации трансляции, белку Sup45р (Paushkinet al., 1997).Возникновение и поддержание прионов связано с нарушением процессовформирования пространственной структуры некоторых белков, приводящим кизменениям клеточной физиологии. Исследования этого процесса у дрожжейпривели к выводу, что образование прионной формы белка происходит подконтролем белков-шаперонов. Так, сверхпродукция или отсутствие шаперонаHsp104p приводят к потере этого детерминанта (Chernoff et al., 1995). Крометого, на фоне делеции гена HSP104 к индукции детерминанта [PSI+] неприводит даже сверхпродукция белка Sup35p (Chernoff et al., 1995; Patino et al.,1996).
Считается, что Hsp104 функционирует как «дезагрегаза», фрагментируяприонные фибриллы на небольшие «семена», или олигомеры, которые являютсязатравками для инициации новых раундов прионизации (Paushkin et al., 1996;Kushnirov and Ter-Avanesyan, 1998). Ингибирование активности Hsp104p врезультате мутации или добавления GuHCl приводит к увеличению размераагрегатов Sup35p, состоящих из длинных полимеров, устойчивых к SDS(Kryndushkin et al., 2003; Satpute-Krishnan et al., 2007).44Помимо шаперонов семейства Hsp104, на поддержание [PSI+] влияют ишапероны из семейства Hsp70 (Ssa1p, Ssb1/2p) и Hsp40 (Ydj1, Sis1, Zuo1) (см.Romanova and Chernoff, 2009; см. Reidy and Masison, 2011; см. Liebman andChernoff, 2012). Так, сверхпродукция белка Ssb1/2p приводит к элиминации[PSI+] (Chernoff et al., 1999), а сверхпродукция Ssa1 предотвращает элиминацию[PSI+] при сверхэкспрессии Hsp104p (Newnam et al., 1999).
Кроме того,сверхпродукция Ssa1, как и делеция Ssb1/2p, также усиливает считывание стопкодонов как значащих в [PSI+] штаммах и стимулирует образование [PSI+] denovo (Chernoff et al., 1999). Предполагается, что такие различия в эффектах Ssa1и Ssb1/2p на возникновение и поддержание [PSI+] обусловлены различиями в ихпептид-связывающих доменах (Allen et al., 2005). Sis1p, относящийся ксемейству Hsp40 также влияет на [PSI+]: уменьшение его экспрессии приводит кэлиминации приона (Higurashi et al., 2008). Кроме того, показано, что Sis1pзащищает клетки дрожжей от цитотоксичности, вызванной [PSI+] (Kirkland etal., 2011).Представления о роли шаперонов в поддержании прионов продолжаютразвиваться;всвоейсовокупностиониговорятотом,регуляцияприонообразования представляет собой чрезвычайно сложный процесс, вкоторый вовлечено множество компонентов клетки.1.6.2. Прионный детерминант [PIN+]К числу дрожжевых прионов относится также детерминант [PIN+],который был идентифицирован при исследовании [PSI+] (Derkatch et al., 1997).Оказалось, что «излеченные» с помощью GuHCl от [PSI+] штаммы отличаютсяпо своей способности к индукции [PSI+] de novo при сверхэкспрессииполноразмерного SUP35.
Штаммы [psi-], сохранившие способность к индукции[PSI+], обозначили как [PIN+] (от [PSI+] inducible). Выяснилось, что [PIN+]необходим для возникновения [PSI+], но не требуется для его поддержания и не45влияет на его фенотипическое проявление (Derkatch et al., 1997; Derkatch et al.,2000). Штаммы [PSI+] и [psi-] могут существовать как в [PIN+], так и в [pin-]состоянии. Такие свойства [PIN+] как неменделевский характер наследования,излечиваемость с помощью GuHCl и последующее спонтанное возниковение,позволили предположить прионную природу [PIN+] (Derkatch et al., 2000).Подобно многим другим прионам, для поддержания [PIN+] необходимо наличиешаперона Hsp104 (см.
Wickner et al., 2004).Для идентификации [PIN+] в качестве приона необходимо было найтибелок, прионная форма которого вызывает появление [PIN+]-фенотипа. В ходескрининга сверхэкспрессионного банка генов в [pin-]-штаммах выявлено 11генов, продукты которых оказывали влияние на возникновение [PSI+] (Derkatchet al., 2001). Однако, дальнейшие исследования позволили показать, чтофенотип [PIN+]-штаммов обусловлен агрегацией белка Rnq1. Соответственно,дизрупция гена RNQ1 приводит к невозможности появления и поддержанияэтого детерминанта (Derkatch et al., 2001; Osherovich and Weissman, 2001).Таким образом, детерминант [PIN+] был идентифицирован как прионная формабелка Rnq1 (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
