Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0218U001146, 0112U003747 , Науково-дослідна робота Назва роботи Дослідження локальних конформаційних змін та формування метастабільних структурних елементів в тирозил-тРНК синтетазах прокаріотів та еукаріотів Назва етапу роботи Керівник роботи Корнелюк Олександр Іванович, Дата реєстрації 24-01-2018 Організація виконавець Інститут молекулярної біології і генетики НАН України Опис етапу Проведено детальні дослідження молекулярної динаміки білків апарату трансляції еукаріотів та прокаріотів: тирозил-тРНК синтетазH. Sapiens, В.taurus та M.tuberculosis, їх мутантних формта комплексів синтетазз субстратами, а також протеїна AIMP1/p43 - компонента мультисинтетазного комплекса евкаріотів. Виконано комп'ютерне моделювання просторової структури повнорозмірної тирозил-тРНК синтетази H. sapiens, її комплексів із субстратами і мутантних форм, що асоційовані з нейропатією Шарко-Марі-Туса. Дослідження молекулярної динаміки HsTyrRS показало формування динамічних елементів вторинної структури в міжмодульному лінкері та в неструктурованій каталітичній петлі. Моделювання молекулярної динаміки мутантних форм тирозил-тРНК синтетази, пов'язаних з нейропатією Шарко-Марі-Туса, показало наявність локальних конформаційних змін в неструктурованій петлі CP1-вставки згортки Росcмана, які супроводжуються формуванням метастабільних b-структурних елементів (K147 - E157). Аналі зтраєкторії молекулярної динаміки комплексу HsTyrRS*тРНКTyr показав наявність водневих зв'язків, які підтверджують участь амінокислотних залишків петлі СР1 вставки у взаємодії з гомологічноютРНКTyr. Формування метастабільних b-структурних елементів у цій ділянці може призводити до порушень у розпізнаванні акцепторним стеблом відповідної тРНК. Побудовано комп'ютерну модель потрійного комплексу HsTyrRS з тРНКTyr та фактором елонгації eEF1A2. На основі цієї моделі запропоновано механізм впливу мутацій Шарко-Марі-Туса на взаємодію з її макромолекулами-партнерами. Висловлено припущення, що виявлені конформаційні ефекти можуть призводити як до зміни конформації активного центру, так і до зміни специфічних взаємодій мутантних форм HsTyrRS з фактором елонгації eEF1A та/аботРНКTyr. Виявлено ефект зміни конформації залишка His305 у ході формування інтерфейсу розпізнавання антикодонового стебла тРНК та важливість цієї конформації для збереження стабільності комплексу. Вивчено молекулярну динаміку TyrRSM.tuberculosis та зафіксовано структурно-функціональні зміни каталітичної KFGKS-петлі, які супроводжуються формуванням двох антипаралельних ?-шпильок, середня тривалість існування яких складає 19-53 пс. Антипаралельні b-шпильки, які формуються в каталітичній петлі, підтримують петлю у закритій М-подібній конформації, спрямовуючи каталітичний мотив KFGKS до кишені активного центру і підтримуючи петлю в функціональному стані, готовому до зв'язування з субстратами. За відсутності b-структур у каталітичній петлі, вона виходить з активного центру та переходить у відкритий О-подібний стан. М-подібна конформація каталітичної петлі залежить від субстрату в активному центрі. Петля приймає три різні закриті конформації: коли фермент знаходиться у вільному стані (SCfree), конформація петлі, коли в активному центрі знаходиться АТФ (SCATP), та коли в активному центрі зв'язаний тирозил-аденілат (SCYMP). Проведено дизайн нових інгібіторів активного центру M.tuberculosis TyrRSSB-219383-a та SB-219383-b. Проведено експериментальні дослідження флуоресценції 39К форми тирозил-тРНК-синтетази,які свідчить про те, що поверхневі залишки триптофанодоступні для гасників флуоресценції, проте Trp40 в значній мірі екранований в молекулі досліджуваного білка і його флуоресценція гаситься лише нейтральним гасником акриламідом. Величина гасіння флуоресценції свідчить про дифузію гасника крізь білкову матрицю завдяки конфірмаційним флуктуаціям в наносекундному часовому інтервалі. Проведено комп'ютерне моделювання просторової структури протеїна АІМР1/р43. Експериментально досліджена методом кругового дихроїзму вторинна структура білка AIMP1/p43, яка відповідає вторинній структурі отриманої нами моделі білка і виявляє формування короткого фрагмента ?-спіралі в неструктурованій ділянці білка. Дослідження структури АІМР1/р43 методом флуоресцентної спектроскопії свідчить про зміни мікрооточення залишку Trp271 в процесі локального плавлення та динамічну доступність Trp271 молекулам розчинника внаслідок конформаційних флуктуацій протеїну в розчині. Комп'ютерне моделювання комплексу AIMP1/р43 з тРНКPheпоказало, що зв'язування тРНК відбувається асиметрично з двома субодиницями білка, зокремав С-модулі з ділянками Lys124-Gly143 та Asn265-Gln273, які формують позитивно заряджений кластер. Формування комплексу зтРНК призводить до стабілізації білкової глобулиAIMP1/р43 за рахунок одночасної взаємодії з N- та С- кінцевими модулями AIMP1/р43 та стабілізації центральної неструктурованої ділянки білка. Стабілізація структури AIMP1/р43 в комплексі з тРНК підтверджена експериментально методом флуоресцентної спектроскопії. Проведено аналіз ЯМР спектрів білка AIMP1/р43, який свідчить про ідентичність конформації С-кінцевої частини зіструктурою цитокінаEMAP II. Ідентифіковані нові сигнали в спектрі HSQC-1Н/15N AIMP1/р43, які підтверджують формування ?-спіральних фрагментів в N-кінцевий частині поліпептида. Опис продукції Проведено детальні дослідження молекулярної динаміки білків апарату трансляції еукаріотів та прокаріотів: тирозил-тРНК синтетазH. Sapiens, В.taurus та M.tuberculosis, їх мутантних форм та комплексів синтетаз з субстратами, а також протеїна AIMP1/p43 - компонента мультисинтетазного комплекса евкаріотів. Виконано комп'ютерне моделювання просторової структури повнорозмірної тирозил-тРНК синтетази H. sapiens, її комплексів із субстратами і мутантних форм, що асоційовані з нейропатією Шарко-Марі-Туса. Автори роботи Болсунова О.І. Заїка Л.А. Задорожній Б.О. Карпова І.С. Кацан В.В. Коломієць Л.А Кордиш М.О. Корнелюк О.І. Лило В.В. Ложко Д.М. Потопальський А.І. Савицький О.В. Додано в НРАТ 2020-04-02 Закрити