Курсовая работа




НазваниеКурсовая работа
страница1/3
Дата конвертации10.09.2013
Размер0.53 Mb.
ТипКурсовая
  1   2   3
Московский Государственный Университет

им. М. В. Ломоносова.


Факультет биоинженерии и биоинформатики


Поляков Никита Михайлович


Анализ зоны контакта рибосомального белка S7 эубактерий и 16S рРНК


Курсовая работа






Научный руководитель:

М.н.с., к.х.н. Головин А. В.


Москва

2003 г.


Содержание.

Содержание

1

Аннотация

2

Введение

2

Материалы и методы




  • Определение области контакта рибосомального белка S7 с 16S рРНК в структуре Tth30S.

5

  • Исследование консервативности контактирующих аминокислотных остатков в S7 и рибонуклеиновых оснований 16S рРНК у эубактерий

6

  • Моделирование структуры EcoS7.

9

  • Оптимизация структуры белка EcoS7 в комплексе с 16S рРНК

10

Результаты и обсуждение

13

Выводы

16

Список литературы

17


Аннотация.

Сборка бактериальных рибосом состоит в поэтапном взаимодействии рибосомных белков с рРНК. Биогенез рибосом является очень затратным процессом для клетки, что требует точной регуляции. На этапе координации синтеза рибосомальных белков и рРНК регуляция определяется высоко специфичными альтернативными взаимодействиями рибосомальных белков либо с рРНК, либо с собственной мРНК. Такие РНК - белковые взаимодействия являются критическими для прокариотической клетки и прямо влияют на динамику ее роста. Для формирования цельной картины, отражающей процесс сборки рибосом, важны не только структурные исследования, которые интенсивно развиваются в последнее время, но и разработка термодинамических подходов.

Работа посвящена начальному этапу изучения взаимодействия фрагмента 16S рРНК с белком S7 -ключевым белком сборки малой субчастицы прокариотических рибосом.


Введение.

Достигнутые в последние два года фантастические успехи рентгеноструктурного анализа (РСА) по расшифровке структуры 30S субчастицы [1] и 70S рибосом [2] бактериальных рибосом, 70S рибосомы и ее функциональных комплексов с мРНК и тРНК выдвигают на первый план цели, связанные с детальным изучением динамических процессов, в которых участвует рибосома. Кроме цикла трансляции, к таким процессам относится сборка рибосомы, которая является очень затратным процессом для клетки и прямо связана с динамикой ее роста. Для понимания сборки рибосомы важна не только структура взаимодействующих макромолекул и их комплексов, но и изучение термодинамики их взаимодействия. Этому аспекту, в отличие от структурных работ, уделяют мало внимания.

Бактериальная рибосома представляет собой очень сложный рибонуклеопротеидный комплекс, состоящий из 50 различных белков небольшого размера и трех рРНК размерами около 120, 1500 и 3000 нуклеотидов. Один из подходов к изучению рибосомы состоит в выявлении автономности и моделировании структуры отдельных доменов или даже отдельных фрагментов субчастиц. К последним относятся комплексы индивидуальных белков с фрагментами рРНК. Именно такие бинарные взаимодействия определяют первые этапы сборки рибосомы, в то время как структура соответствующего РНП в составе рибосомы отражает уже конечный продукт сборки.

Одним из четырех основных элементов структуры малой субчастицы бактериальных рибосом является З'-концевой домен 16S рРНК [3], основу которого составляет рРНК-белковый комплекс с рибосомным белком S7. Белок S7 прокариот играет ключевую роль в биогенезе рибосом. Как основной структурный компонент малой субчастицы, S7 является одним из двух белков (кроме S4), который инициирует ее сборку. При этом он связывается с З'-концевым доменом 16S рРНК и стимулирует взаимодействие других белков, формируя З'-концевой рибонуклеопротеидный домен. При отсутствии синтеза 16S рРНК, как белок-репрессор, он аутогенно регулирует свой синтез, связываясь с собственной матрицей, str мРНК, что ингибирует ее трансляцию. Этот процесс прямо связан с динамикой роста бактериальной клетки.

S7 - это относительно небольшой белок, состоящий примерно из 150 аминокислот. Интересной особенностью первичной структуры S7 является вариабельность N-концевых последовательностей. Трехмерная структура S7 была получена методом РСА для двух термофильных белков - TthS7 (Thermus thermophilus) и BstS7 (Bacillus stearothermophilus) [4,5]. Для выяснения функции отдельных аминокислот и элементов структуры белка в последние два года начаты работы по направленному мутагенезу белка BstS7 in vitro и EcoS7 (Escherichia coli) in vivo.

Кроме того, появились данные РСА о структуре высокого разрешения малой субчастицы бактериальных рибосом Т. thermophilus (Tth30S), из которых можно вычленить и проанализировать структуру 16S РНК - белкового комплекса для S7. Еще раз подчеркнем, что именно на этот вопрос (и только на него) – какова структура конечного продукта рРНК - белкового взаимодействия - дает ответ современное моделирование структуры рибосом.

Изучение взаимодействия индивидуального белка S7 с 16S рРНК особенно интересно, поскольку оно определяет первый этап сборки малой субчастицы рибосом. Трудность в изучении таких взаимодействий связана с большими размерами 16S рРНК, длинна которой составляет 1542 нуклеотида. Для детального изучения взаимодействия S7 с 16S рРНК методами молекулярной динамики требуется минимизировать фрагмент 16S рРНК, способный к специфическому взаимодействию с белком S7. С помощью метода химической модификации Ноллер с сотр.[6] картировал участок связывания S7 на 16S рРНК. Делеционный анализ участка связывания S7 на 16S рРНК, выполненный Браки-Жингра [3] с сотр., позволил сократить узнаваемый фрагмент 16S рРНК до сотни нуклеотидов.

Компьютерное моделирование третичной структуры белка EcoS7 позволяет ответить на следующий вопрос – как использовать данные, полученные РСА для термофильных рибосом, для рибосом E.coli. Эксперименты in silico были призваны выяснить возможность решения следующей дилеммы: все существующие на сегодня биохимические и генетические данные получены, в основном, для клеток E. coli, а структурные данные имеются для рибосом T. thermophilus. Отсутствие гомологий в первичных структурах между рибосомными компонентами в ряде случаев достаточно ощутимо, что не позволяет проводить прямую экстраполяцию данных. Одним из путей решения дилеммы для изучения РНК-белкового узнавания может быть возможность замены мезофильного на термофильный белок, и обратно, в комплексах с РНК E. coli.

На сегодняшнем этапе выясняется, что именно те аминокислотные остатки и нуклеиновые основания консервативны, которые образуют интересующие нас связи.


Материалы и методы.

Определение области контакта рибосомального белка S7 c 16S рРНК в структуре Tth30S.

Первым этапом работы было определение области контакта рибосомального белка S7 c 16S рРНК в структуре Tth30S, используя Swiss-PDBViewer 3.7.

Далее было проведено компьютерное аннотационное описание зоны контакта белка TthS7 с Tth16S рРНК в структуре Tth30S по данным РСА Рамакришнана и сотр. Зону РНК-белковых контактов анализировали с помощью программы Swiss PDB Viewer [7], выявляя аминокислоты TthS7, удаленные от Т. thermophilus 16S рРНК на расстоянии 3,5 Å и выясняя возможность образования РНК-белковых межмолекулярных взаимодействий.

Результаты анализа приведены в таблице.


Аннотационное описание зоны контакта белка TthS7 с Tth16S рРНК в структуре Tth30S субчастицы рибосомы.


Амино к-та

НК

атом НК

атом а. к.

Тип взаимодействия

Длина связи

Ala2

G1379

N7

O

Элекростатические взаимодяйствие

3,49

G1379

O6

N

Водородные связи

3,11

Arg3

U1380

O4

N

Элекростатические взаимодяйствие

3,07

U1380

O2

NH1

Элекростатические взаимодяйствие

3,50

C932

C4

CZ

Гидрофобные взаимодействия

3,23

G933

N7

NE

Водородные связи

2,68

G933

O6

NH2

Водородные связи

2,58

Arg4

A G933

O1P

NE

Водородные связи

2,86

A1092

O3*

NH2

Элекростатические взаимодяйствие

3,34

Arg6

C1378

O1P

O

Элекростатические взаимодяйствие

3,48

G1379

O2P

NE

Водородные связи

3,14

Ala7

C1378

O1P

O

Элекростатические взаимодяйствие

3,40

Arg10

U1376

O4

NE

Водородные связи

3,01

Asn28

A1374

O2*

O

Элекростатические взаимодяйствие

3,42

A1375

O1P

ND2

Элекростатические взаимодяйствие

3,25

Lys29

C940

O1P

NZ

Водородные связи

2,73

A1375

O2*

NZ

Водородные связи

3,14

Ile30

U1240

N3

O

Элекростатические взаимодяйствие

2,87

Arg32

U1240

O2*

NH1

Элекростатические взаимодяйствие

3,38

U1240

O4

NH2

Элекростатические взаимодяйствие

3,45

Asp33

A1350

O2*

OD1

Водородные связи

2,85

Gly34

U1372

O2*

O

Водородные связи

2,79

Lys35

G1241

O1P

NZ

Водородные связи

2,68

G1290

O1P

NZ

Водородные связи

2,70

Lys36

A1374

O1P

NZ

Водородные связи

2,72

Asn37

G1291

O1P

OD1

Водородные связи

3,02

Arg41

G1291

O1P

NH1

Элекростатические взаимодяйствие

2,89

G1291

O1P

NH2

Элекростатические взаимодяйствие

3,45

G1291

O3*

NH2

Элекростатические взаимодяйствие

2,78

U1292

O1P

NH2

Элекростатические взаимодяйствие

3,35

U1292

O2P

NH1

Элекростатические взаимодяйствие

3,26

Arg76

C1378

O2

NH1

Водородные связи

3,17

Gly81

G693

O2*

O

Водородные связи

3,06

Arg94

U1376

O2P

NH2

Элекростатические взаимодяйствие

3,21

A1377

O2P

NE

Элекростатические взаимодяйствие

3,22

A1377

O2P

NH2

Элекростатические взаимодяйствие

3,22

Arg95

A938

O3*

NH1

Элекростатические взаимодяйствие

3,41

G939

O1P

NH2

Элекростатические взаимодяйствие

3,22

G939

O1P

NH1

Элекростатические взаимодяйствие

3,39

G Ser98

U1376

O1P

OG

Водородные связи

2,78

Arg102

G939

O1P

NH1

Водородные связи

3,09

C940

O1P

NE

Водородные связи

2,75

Asn109

U1240

O4

ND2

Водородные связи

3,09

Arg114

A1239

O2*

O

Водородные связи

2,63

C1297

O3*

NH2

Элекростатические взаимодяйствие

3,44

C1298

O2P

NH2

Водородные связи

2,78

C1298

O5*

NH2

Элекростатические взаимодяйствие

3,40

C1298

O2*

NH1

Элекростатические взаимодяйствие

3,10

Ala116

U1240

O2P

N

Водородные связи

2,66

Arg119

U1240

O1P

NH2

Водородные связи

2,89

U1240

O1P

NH1

Элекростатические взаимодяйствие

3,48

  1   2   3

Похожие:

Курсовая работа iconКурсовая работа на тему: коррекционно развивающая работа педагога психолога в начальной школе
Одержание коррекционно развивающей работы в классах компенсирующего обучения 3-16
Курсовая работа iconКурсовая работа по философии
Гипотезы этиологии заболевания и предлагаемые методы профилактики
Курсовая работа iconКурсовая работа По экономической теории На тему: «Лауреаты Нобелевской премии в области экономики»

Курсовая работа iconКуРСоВая раБоТа ?
ВсЁ перечисленное – это дальнейшие этапы продвижения к цели – написания курсовой или вкр
Курсовая работа iconКурсовая работа №1
Материалы данного файла могут быть использованы без ограничений для написания собственных работ с целью последующей сдачи в учебных...
Курсовая работа iconКурсовая работа по теме: «Стабильные циклокумулены»
Целью данной курсовой работы является ознакомление с особенностями строения кумуленовых соединений, изучение их химических и физических...
Курсовая работа iconРоссийской Федерации Казанский (Приволжский) Федеральный Университет Курсовая работа
«Правовое регулирование вопросов обустройства и автономии Южного Тироля в Италии после мировых войн»
Курсовая работа iconКурсовая работа
Материалы данного файла могут быть использованы без ограничений для написания собственных работ с целью последующей сдачи в учебных...
Курсовая работа iconКурсовая работа. Тема: «Крушение Второй Империи и становление Третьей Республики»
В этом ряду революций и конституционных форм весьма заметное место занимает Третья республика
Курсовая работа iconКурсовая работа
И как завершение работы мы приведем примеры, что образ фейри имеет место быть в современной Британии, тем самым, опровергая мнения...
Разместите кнопку на своём сайте:
kaz2.docdat.com


База данных защищена авторским правом ©kaz2.docdat.com 2013
обратиться к администрации
kaz2.docdat.com
Главная страница