Диссертация (1145906), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Аналогичный набор процессов был28описан для [MOT3+] (Holmes et al., 2013) и, возможно, будет выявлен и для другихприонов.3.5. Варианты приона [PSI+]При сверхпродукции Sup35p в клетках дрожжей формируются различныеварианты, или «штаммы», [PSI+]. Они отличаются друг от друга по тем или инымхарактеристикам (Derkatch et al., 1996), в том числе по «силе» нонсенс-супрессии(эффективности распознавания стоп-кодонов как значащих), а также по частотепотери фактора [PSI+] в ходе клеточных делений. Штаммы [PSI+], которыехарактеризовалисьболеевыраженнойнонсенс-супрессиейивысокоймитотической стабильностью, получили название «сильных» (от strong, [PSI+]s).Варианты приона, которые чаще терялись при клеточных делениях идемонстрировали более низкую эффективность нонсенс-супрессии, были названы«слабыми» (от weak, [PSI+]w) (Derkatch et al., 1996).
Эти отличия связаны сразницей в количестве мономерного (т. е. функционального) Sup35p. Большееколичество растворимой фракции характерно для [PSI+]w (Zhou et al., 1999; Uptainet al., 2001). Сильные и слабые варианты различаются также по способностииндуцировать конформационный переход белка Sup35 in vitro: [PSI+]s с большейэффективностью переводит белок из мономерной в агрегированную фракцию(Uptain et al., 2001).Варианты [PSI+] отличаются размерами агрегатов Sup35p, и в большинствеслучаевэтотпараметробратнопропорционаленэффективностинонсенс-супрессии. Сильные варианты представлены в клетке в основном в видеболее мелких фибрилл, но их количество больше по сравнению с [PSI+]w.Соответственно, в целом для клетки с вариантом [PSI+]s характерна более быстраяагрегация белка, поскольку точек полимеризации (концов фибрилл) больше(Рис.
3) (Kryndushkin et al., 2003). Из этого правила есть исключения: в частности,описан сильный вариант приона с довольно крупными агрегатами. Вероятно, вэтом случае значительное снижение доли мономерного Sup35p достигается не засчетбольшогоколичествафибрилл,аблагодаряувеличениюскорости29присоединения новых молекул белка к ним (Рис. 3) (Kryndushkin et al., 2003).Рисунок 3. Эффективность нонсенс-супрессии разных вариантов [PSI+] зависит отколичества пропагонов и скорости прионизации Sup35p. Разница в фенотипе вариантовприона связана с разным количеством мономерного Sup35p.
Этот параметр зависит от двуххарактеристик: числа пропагонов и скорости присоединения новых молекул белка к фибрилле.В первом случае большее количество агрегатов приводит к более эффективной полимеризации.Во втором случае чем ниже скорость полимеризации, тем больше мономерного Sup35p будетприсутствовать в клетке. Рисунок автора.Существование различных вариантов [PSI+] связано с тем, что Sup35p всоставе агрегатов может формировать большой спектр различных конформаций(DePace et al., 2002). Свойства вариантов приона связаны со различиями вструктуре агрегатов Sup35p (King et al., 2004). Фибриллы, полученные in vitro наоснове прионизованного Sup35p из живых клеток, отличаются по своейморфологии (Diaz-Avalos et al., 2005).
С другой стороны, агрегаты Sup35p,изначально сформированные in vitro и отличающиеся по своим характеристикам,также дают начало разным вариантам [PSI+] при попадании в клетки (Tanaka et al.,2004). Штаммы [PSI+] отличаются также по длине фрагмента, вовлеченного в30формирование прионной фибриллы. У сильных вариантов приона он менеепротяженный по сравнению со слабыми вариантами (Toyama et al., 2007; Chang etal., 2008). С этим хорошо сочетаются другие данные: для поддержания сильноговарианта [PSI+] достаточно всего двух, а для слабого требуется четыре повтора вN-домене Sup35p (Shkundina et al., 2006).МеждуособенностямиструктурыагрегатовSup35pисвойствамиконкретного варианта [PSI+] прослеживаются явные закономерности.
Менеестабильные фибриллы Sup35p при попадании в клетку приводят к появлениюсильных штаммов приона с большим количеством пропагонов и более мелкимиагрегатами (Tanaka et al., 2004; Tanaka et al., 2006). Все это позволило создатьматематическую модель для описания свойств вариантов [PSI+]. Основнымифакторами в этой модели стали скорость полимеризации Sup35p и эффективностьфрагментации прионных агрегатов (Tanaka et al., 2006).Различные варианты [PSI+] различаются также по способности передаватьсячерез межвидовой барьер (Afanasieva et al., 2011), по чувствительности кповышению уровня различных шаперонов (Kushnirov et al., 2000b), почувствительноси к делециям фрагментов SUP35 (Shkundina et al., 2006) илиточковым мутациям (Derkatch et al., 1999; King, 2001; Lin et al., 2011).
Последнийфакт связан с особенностями структурной организации агрегатов Sup35p (Vergeset al., 2011).Формирование стабильного варианта [PSI+] происходит не сразу припоявлении приона, а только после его сегрегации между клетками в чередеклеточных поколений (Sharma et al., 2012). Формирование того или иноговарианта приона зависит от аллели SUP35, которая индуцирует появление [PSI+](Kochneva-Pervukhova et al., 2001). Долгое время считали, что штаммы прионаявляются стабильными и после появления не меняются с течением времени(Derkatch et al., 1996).
Тем не менее, недавно были описаны нестабильныеварианты [PSI+]. Потомки клеток с таким прионом могут нести сильные, слабыеили такие же нестабильные штаммы [PSI+] (Sharma et al., 2012).31При смешивании вариантов приона в одной клетке они начинаютконкурировать за связывание с Sup35p.
В результате в череде поколенийсохраняется только один из них – «сильный» (Bradley et al., 2002). С другойстороны, согласно последним данным, [PSI+] представляет собой «облаковариантов», сосуществующих вместе (Bateman et al., 2013). Аналогичныйфеномен характерен и для приона PrP (Edgeworth et al., 2010; Li et al., 2010).Несмотря на большое количество накопленного фактического материала,закономерности,которыесвязываютособенностиструктурыамилоидныхагрегатов и свойства соответствующих детерминантов, остаются невыявленными.3.6. Структура белка Sup35Фактор [PSI+] – прионная изоформа Sup35p.
Этот белок подразделяют на триосновных домена: N, M и C (Рис. 4) (Kushnirov et al., 1988). Ген SUP35, а точнееего C-домен, является жизненноважным для клетки (Wilson et al., 1988; TerAvanesyan et al., 1993). Это связано с тем, что именно карбокси-терминальныйфрагмент белка вовлечен в терминацию трансляции. Он содержит в своем составечетыре сайта связывания для ГТФ (Ter-Avanesyan et al., 1993; Stansfield et al., 1995;Zhouravleva et al., 1995) и участок, отвечающий за взаимодействие с Sup45p(Paushkin et al., 1997). С-домен Sup35p, в отличие от двух других, оченьконсервативен в эволюции, а также гомологичен фактору элонгации трансляцииeEF-1A (Kushnirov et al., 1988; Kushnirov et al., 1990).
Именно поэтому считается,что дупликация гена, кодирующего eEF1-A, привела к возникновению eRF3(Inagaki et al., 2000).Как уже было отмечено, аминотерминальный домен eRF3 высоковариабелен.Более того, этот участок может как полностью отсутствовать, например у Giardialamblia (Inagaki et al., 2000), так и значительно варьровать по длине упредставителей разных видов (в частности, максимальная его протяженностьсоставляет 321 а.к. у Leishmania major (Atkinson et al., 2008). При этом в пределахтолько одной таксономической группы сумчатых грибов (Saccharomyсetes)соответствующий белок способен к прионизации (Kushnirov et al., 2000a; Santoso32et al., 2000; Afanasieva et al., 2011). Возможно, это результат эволюционногопроцесса, а не нейтрального дрейфа замен.Функции N- и M-доменов Sup35p до сих пор не известны, однако существуетряд предположений относительно их роли в клеточных процессах.
В частности,N-доменвзаимодействует с белком Sla1, участвующим в формированиицитоскелета (Bailleul et al., 1999). N- и M-домены необходимы для связывания сPab1p, который вовлечен в контроль стабильности мРНК (Cosson et al., 2002). Этиданные позволяют предположить роль Sup35p в процессах образования структурцитоскелета (Bailleul et al., 1999), а также системе NMD (Nonsense MediatedmRNA Decay), осуществляющей деградацию мРНК с преждевременныминонсенс-кодонами (Czaplinski et al., 1998; Hosoda et al., 2003).
ВзаимодействиеSup35p с компонентами цитоскелета не ограничивается аминотерминальнымдоменом. Уменьшение количества Sup35Cp в клетке ведет к деполимеризацииактина и изменению локализации комплексов тубулина, а также увеличениюразмера клеток (Valouev et al., 2002).В пределах М-домена Sup35p располагается сайт связывания с Hsp104p.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
