Взаимодействия белков с РНК – структурный компьютерный анализ

  Серганов А.А. (1997) Изучение РНК-связывающих свойств рибосомного белка S15 из Thermus thermophilus. Диссертация, МГУ. Anston A.A., Otridge J., Brzozowski A.M., Dodson

Взаимодействия белков с РНК – структурный компьютерный анализ

Курсовой проект

Разное

Другие курсовые по предмету

Разное

Сдать работу со 100% гаранией

Министерство образования Российской Федерации

Самарский Государственный Университет

 

 

КАФЕДРА БИОХИМИИ

 

 

 

 

 

 

 

 

Взаимодействия белков с РНК

структурный компьютерный анализ

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ: 011600 "БИОЛОГИЯ"

СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ : "БИОХИМИЯ"

 

 

Выполнила студентка

4 курса, 541 группы

Ревтович Светлана

Владимировна

Подпись_____________

 

Научный руководитель

доктор биологических

наук профессор

Подковкин Владимир

Георгиевич

Подпись_____________

 

Курсовая работа защищена

на заседании кафедры:

“____”___________1999г

 

Оценка______________

 

Заведующий кафедрой

кандидат биологических

наук доцент

Фролов Юрий Павлович

Подпись_____________

 

 

 

 

Самара 2001

Содержание:

 

Введение3

1. Обзор литературы4

1.1. Отличия ДНК-белковых от РНК-белковых взаимодействий4

1.2. Ранние представления об РНК-белковых взаимодействиях6

1.2.1. РНК-связывающие структурные мотивы в белках6

1.2.2. Взаимодействия белков с тРНК8

1.2.3. Взаимодействия белков с матричными РНК9

1.2.4. Взаимодействия белков с рРНК9

1.3. Современные методы исследования РНК-белковых взаимодействий11

1.3.1. Биохимические методы11

1.3.2. Физические методы14

2. Экспериментальная часть16

2.1. Материалы и методы исследования16

2.1.1. Метод молекулярного замещения16

2.1.2. Сбор и обработка дифракционных данных23

2.1.3. Решение проблемы фаз24

2.1.4. Построение и уточнение модели24

2.2. Результаты и их обсуждение25

Выводы:29

Список литературы30

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Обзор литературы

 

1.1. Отличия ДНК-белковых от РНК-белковых взаимодействий

 

Двойная спираль ДНК это регулярная структура, в которой наиболее существенные отличия между соседними участками заключены в последовательности пар оснований. В обоих желобках специфический сайт ДНК для узнавания белком может быть сформирован сетью водородных связей между основаниями нуклеотидов. Большой желобок спирали ДНК доступнее для контакта, что создаёт возможность для дискриминации последовательностей в нём [39]. Основанный на этом предположении механизм узнавания «прямым считыванием» был подтверждён для многих ДНК-связывающих белков. Также было отмечено потенциальное значение и «непрямого считывания». Некоторые последовательности ДНК могут иметь изменения в конформации сахаро-фосфатного остова или даже быть деформированы в необычные структуры. В таком случае специфичность связывания может определяться контактами белка с остовом ДНК [40]. Индуцированные белком нарушения структуры ДНК довольно обычны и могут варьировать по форме от небольших изгибов, как в сайте нуклеазы EcoRI, до больших изгибов и выведения оснований из стэкинга, как в комплексе с ТАТА-связывающим белком [24].

Механизм «прямого считывания» предполагает, что ДНК-белковыми контактами, определяющими специфичность связывания, являются водородные связи с основаниями и гидрофобные контакты с тиминовыми метилами, в то время как энергия неспецифического связывания обеспечивается ионными и водородными связями с сахаро-фосфатным остовом. В «непрямом считывании» могут принимать участие и другие виды взаимодействий, например, в комплексе с ТАТА-связывающим белком ДНК контактирует с гидрофобной белковой поверхностью и ароматические аминокислоты интеркалируются в спираль ДНК [24].

Молекулы РНК отличаются от ДНК несколькими особенностями, которые влияют на возможности белкового узнавания. Во-первых, в РНК участки Уотсон-Криковских спиралей часто прерываются выпячиваниями, внутренними петлями и шпильками. Исследования часто встречающихся «четырёхнуклеотидных» шпилек и консервативных внутренних и шпилечных петель рибосомной РНК, методами ЯМР и рентгеноструктурного анализа выявили специфические нерегулярные структуры, содержащие неканонические пары и выпячивания. Во-вторых, спирали РНК достаточно короткие, обычно меньше полного оборота, и имеют А-форму, отличную от В-формы ДНК. А-форма спирали имеет очень глубокий и узкий большой желобок, что создаёт стерические затруднения для взаимодействия с белками. Однако прилегающий к нерегулярным участкам большой желобок может быть доступен для связывания [41].

Следствием этих отличий является то, что белки оказываются перед значительно большим разнообразием водородных связей и возможностей стэкинга нуклеотидов в случае РНК, чем это возможно в стандартной спирали ДНК. Дополнительной и весьма важной особенностью РНК является возможность «третичных» взаимодействий, которые могут соединять различные участки РНК и создавать сложные структуры. Классическими примерами являются соединение спиралей тРНК в «L-образную» молекулу, обнаруженная в интронах группы I «аденозиновая платформа», открывающая спираль РНК для стэкинга с другой спиралью РНК [12], и структура двух взаимодействующих петлями транскриптов RNA I и RNA II плазмиды ColE1, так называемый «kissing» комплекс [27]. Тот факт, что благодаря вторичным и третичным взаимодействиям может быть создана уникальная структура РНК, повышает вероятность специфического взаимодействия белков только с сахаро-фосфатным остовом. Эта ситуация может быть крайним случаем «непрямого считывания», когда основания нуклеотидов обеспечивают белковое узнавание только определением общей конформации РНК, а не прямыми контактами с белком.

Таким образом, искажение регулярной структуры нуклеиновой кислоты, по всей видимости, более важно для узнавания РНК, чем для ДНК. Спираль ДНК довольно стабильная структура, в то время как неспаренные нуклеотиды и петли дестабилизируют структуру РНК. Комбинация богатого выбора нерегулярных структур в РНК и возможности деформации её структуры позволяют предположить, что РНК-связывающие белки будут использовать более широкий выбор стратегий связывания, чем ДНК-связывающие белки, и что механизм узнавания «непрямым считыванием» будет среди них более широко распространён.

 

 

1.2. Ранние представления об РНК-белковых взаимодействиях

 

1.2.1. РНК-связывающие структурные мотивы в белках

 

Изучение свойств РНК-связывающих белков привело к обнаружению в этих белках ряда и консервативных мотивов. Их открытие позволило начать классификацию РНК-связывающих белков, исходя из их структурных особенностей, а также предсказывать РНК-связывающие свойства белков [8]. В настоящее время выделяют следующие основные мотивы:

  1. РНП (ribonucleoprotein) мотив - наиболее распространён, состоит из двух коротких последовательностей РНП1 (октамер) и РНП2, разделённых примерно 30 аминокислотами [17].
  2. S1 мотив в состав входит пять антипараллельных -тяжей. Ряд консервативных ароматических и заряженных аминокислот, расположенных в петле между тяжами 1 и 2, в середине 2, в конце 3 и в повороте между 4 и 5 находятся поблизости друг от друга и, вероятно, формируют РНК-связывающий участок домена [10].
  3. Домен холодового шока состоит из пяти -тяжей с РНП-последовательностью, расположенной в одном из тяжей и структурно очень схож с S1 мотивом [38].
  4. КН мотив содержит стабильную структуру.[11] Точная роль мотива в РНК-связывании неизвестна.
  5. Мотив DSRM имеет топологию. Возможный участок связывания находится в петле между -тяжем и С-концевой -спиралью [9].
  6. RGG мотив содержит 20-25 аминокислот и обычно имеется в комбинации с РНК-связывающими мотивами других типов. Он состоит из близкорасположенных поворотов Arg-Gly-Gly (RGG), расположенных среди других, часто ароматических аминокислот [8].
  7. Мотив ARM состоит из 10-20 аминокислот с большим количеством аргинонов. Встречается в вирусных и фаговых белках.
  8. Домены с «цинковыми пальцами» - содержит последовательности СХ4СХ12НХ3-4Н и соответствующее число ионов цинка, связанные цистеинами и гистидинами [17].
  9. Другие РНК-связывающие мотивы. Существует ряд других консервативных последовательностей, не имеющих гомологии с уже перечисленными мотивами. Например, мотив белка-аттенюатора триптофанового оперона из B.subtilis. [2].

 

 

Похожие работы

1 2 3 4 5 > >>