Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54184 МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОФИЗИКА И ФИЗИКА БИОМОЛЕКУЛ MOLECULAR BIOPHYSICS AND PHYSICS OF BIOMOLECULES МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОФИЗИКА И ФИЗИКА БИОМОЛЕКУЛ Investigation of the complex of bacterial ribosomal protein L1 from thermotoga maritima with specific fragment mrna Исследование комплекса рибосомного белка L1 бактерии Thermotoga Maritima со специфическим фрагментом мРНК Михайлина А О Mikhaylina A O alisamikhaylina15@gmail.com Балобанов В А Balobanov V A Костарева О С Kostareva O S Виноградова Д С Vinogradova D S Максимова Е М Maximova E M Тищенко С В Tishchenko S V Институт белка РАН ru Institute of Protein Research, Russian Academy of Sciences ru Институт белка РАН ru Institute of Protein Research, Russian Academy of Sciences ru Институт белка РАН ru Institute of Protein Research, Russian Academy of Sciences ru Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"; Nanotemper Technologies Rus ru Petersburg Nuclear Physics Institute. of B.P. Konstantinov National Research Center "Kurchatov Institute"; Nanotemper Technologies Rus ru Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" ru Petersburg Nuclear Physics Institute. of B.P. Konstantinov National Research Center "Kurchatov Institute" ru Институт белка РАН ru Institute of Protein Research, Russian Academy of Sciences ru 25 06 2017 25 06 2017 2 1 330 334 20 06 2017 20 06 2017 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54184/view

Рибосомный белок L1 является регулятором L11 оперона Escherichia coli . При недостатке рибосомной 23S РНК белок L1 связывается со специфическим участком своей мРНК и мешает ее трансляции. Регуляторные свойства белка L1 в других бактериях изучены слабо. В данной работе рассматривается сродство рибосомного белка L1 Thermatoga maritima к специфическому фрагменту своей мРНК. Анализ геномной последовательности T. maritimа в районе L11 оперона показал, что потенциальный участок связывания белка L1 расположен, также как в E. coli, в лидерной последовательности мРНК белка L11 T. maritimа . Ранее мы показали, что регуляторными свойствами целого белка L1 может обладать его домен I. Методом микроскопического термофореза мы определили кинетические константы взаимодействия белка L1 T. maritimа (TmaL1) и его домена I (TmaL1Id) с фрагментом матричной РНК T. maritimа , содержащим участок связывания белка L1. Показано, что TmaL1 и TmaL1dI специфически взаимодействуют с фрагментом мРНК T. maritimа , что может свидетельствовать о консервативности регуляторных свойств как целого белка L1 так и его домена I в бактериях.

The ribosomal protein L1 of the Escherichia coli is the regulator of its own L11 operon. The L1 protein binds to the specific site of its own mRNA and repress the translation if there is a deficiency of ribosomal 23S RNA. Regulatory properties of the L1 protein in other bacteria have been poorly studied. This paper examines the affinity of the ribosomal protein L1 from Thermatoga maritima to the specific fragment of mRNA. Analysis of the L11 operon sequences of T. maritima showed that the potential L1 protein binding site is located in the leader sequence of the mRNA of the L11 protein, as in E. coli . Previously, we have shown that the regulatory properties of the whole L1 protein can have its domain I. By the method of microscale thermophoresis we determined the kinetic constants of the interaction of the protein L1 T. maritima (TmaL1) and its domain I (TmaL1Id) with the fragment of the T. maritima mRNA. It is shown that TmaL1 and TmaL1dI specifically interact with the fragment of mRNA, that may suggests the conservative regulatory properties of both the whole L1 protein and its domain I in bacteria.

 рибосомный белок L1 Thermatoga maritima регуляция трансляции РНК-белковые взаимодействия микроскопический термофорез динамическое рассеяние света ribosomal protein L1 Thermatoga maritima regulation of translation RNA-protein interactions micro scale thermophoresis dynamical light scattering

Nomura M., Yates J.L., Dean D. and Post L.E. Feedback regulation of ribosomal protein gene expression in Escherichia coli: structural homology of ribosomal RNA and ribosomal protein mRNA. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 1980, vol. 77, pp. 7084-7088. Nomura M., Yates J.L., Dean D. and Post L.E. Feedback regulation of ribosomal protein gene expression in Escherichia coli: structural homology of ribosomal RNA and ribosomal protein mRNA. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 1980, vol. 77, pp. 7084-7088. Fu Y., Deiorio-Haggar K., Anthony J., Meyer M.M. Most RNAs regulating ribosomal protein biosynthesis in Escherichia coli are narrowly distributed to Gamma proteobacteria. Nucleic Acids Res., 2013, vol. 41, iss. 6, pp. 3491-3503. Fu Y., Deiorio-Haggar K., Anthony J., Meyer M.M. Most RNAs regulating ribosomal protein biosynthesis in Escherichia coli are narrowly distributed to Gamma proteobacteria. Nucleic Acids Res., 2013, vol. 41, iss. 6, pp. 3491-3503. Köhrer C, Mayer C, Neumair O, Gröbner P, Piendl W. Interaction of ribosomal L1 proteins from mesophilic and thermophilic Archaea and Bacteria with specific L1-binding sites on 23S rRNA and mRNA. Eur. J. Biochem., 1998, vol. 256, pp. 97-105. Köhrer C, Mayer C, Neumair O, Gröbner P, Piendl W. Interaction of ribosomal L1 proteins from mesophilic and thermophilic Archaea and Bacteria with specific L1-binding sites on 23S rRNA and mRNA. Eur. J. Biochem., 1998, vol. 256, pp. 97-105. Hanner M., Mayer C., Köhrer C., Golderer G., Gröbner P., Piendl W. Autogenous translational regulation of the ribosomal MvaL1 operon in the archaebacterium Methanococcus vannielii. J. Bacteriol. 1994, vol. 176, pp. 409-418. Hanner M., Mayer C., Köhrer C., Golderer G., Gröbner P., Piendl W. Autogenous translational regulation of the ribosomal MvaL1 operon in the archaebacterium Methanococcus vannielii. J. Bacteriol. 1994, vol. 176, pp. 409-418. Kraft A., Lutz C., Lingenhel A., Gröbner P., Piendl W. Control of ribosomal protein L1 synthesis in mesophilic and thermophilic archaea. Genetics., 1999, 152, pp. 1363-1372 Kraft A., Lutz C., Lingenhel A., Gröbner P., Piendl W. Control of ribosomal protein L1 synthesis in mesophilic and thermophilic archaea. Genetics., 1999, 152, pp. 1363-1372 Korepanov A.P., Kostareva O.S., Bazhenova M. V., Bubunenko M.G., Garber M.B., Tishchenko S. V. Studying the properties of domain I of the ribosomal protein L1: incorporation into ribosome and regulation of the L1 operon expression. Protein J., 2015, vol. 34, iss. 2, pp. 103-110. Korepanov A.P., Kostareva O.S., Bazhenova M. V., Bubunenko M.G., Garber M.B., Tishchenko S. V. Studying the properties of domain I of the ribosomal protein L1: incorporation into ribosome and regulation of the L1 operon expression. Protein J., 2015, vol. 34, iss. 2, pp. 103-110. Михайлина А.О., Костарева О.С., Никонова Е.Ю., Тищенко С.В. Анализ взаимодействия домена I архейного рибосомного белка L1 со специфическими фрагментами РНК. Актуальные вопросы биологической физики и химии, 2016, т. 1, вып. 1, с. 239-243. [Mikhaylina А.О., Kostareva О.S., Nikonova E.Y., Tishchenko S.V. Analysis of the domain I of Archaeal ribosomal protein L1 interaction with specific RNA fragments. Topical issues of biological physics and chemistry, 2016, vol. 1, iss. 1, pp. 239-243 (In Russ.)] Mihaylina A.O., Kostareva O.S., Nikonova E.Yu., Tischenko S.V. Analiz vzaimodeystviya domena I arheynogo ribosomnogo belka L1 so specificheskimi fragmentami RNK. Aktual'nye voprosy biologicheskoy fiziki i himii, 2016, t. 1, vyp. 1, s. 239-243. [Mikhaylina A.O., Kostareva O.S., Nikonova E.Y., Tishchenko S.V. Analysis of the domain I of Archaeal ribosomal protein L1 interaction with specific RNA fragments. Topical issues of biological physics and chemistry, 2016, vol. 1, iss. 1, pp. 239-243 (In Russ.)] Wienken, C.J., Baaske, P., Rothbauer, U., Braun, D., Duhr, S. Protein-binding assays in biological liquids using microscale thermophoresis. Nat Commun., 2010, vol. 1, p. 100. Wienken, C.J., Baaske, P., Rothbauer, U., Braun, D., Duhr, S. Protein-binding assays in biological liquids using microscale thermophoresis. Nat Commun., 2010, vol. 1, p. 100. Михайлина А.О., Костарева О.С., Никонова Е.Ю., Гарбер М.Б., Тищенко С.В. Идентификация участков на мРНК Thermus thermophilus и Thermatoga maritima, с которыми взаимодействует рибосомный белок L1. Молекулярная биология, 2018, т. 52, с. 1. [Mikhaylina А.О., Kostareva О.S., Nikonova E.Y., Garber М.B., Tishchenko S.V. Identification of the sites on mRNA of Thermus Thermophilus and Thermatoga maritima, which bind ribosomal protein L1. Molecular Biology, 2018, vol. 52, p. 1. (In Russ.)] Mihaylina A.O., Kostareva O.S., Nikonova E.Yu., Garber M.B., Tischenko S.V. Identifikaciya uchastkov na mRNK Thermus thermophilus i Thermatoga maritima, s kotorymi vzaimodeystvuet ribosomnyy belok L1. Molekulyarnaya biologiya, 2018, t. 52, s. 1. [Mikhaylina A.O., Kostareva O.S., Nikonova E.Y., Garber M.B., Tishchenko S.V. Identification of the sites on mRNA of Thermus Thermophilus and Thermatoga maritima, which bind ribosomal protein L1. Molecular Biology, 2018, vol. 52, p. 1. (In Russ.)] Nevskaya N., Tishchenko S., Gabdoulkhakov A., Nikonova E., Nikonov O., Nikulin A., Platonova O., Garber M., Nikonov S. and Piendl W. Ribosomal protein L1 recognizes the same specific structural motif in its target sites on the autoregulatory mRNA and 23S rRNA. Nucleic Acid Res. 2005, vol. 33, iss. 2, pp. 478-85. Nevskaya N., Tishchenko S., Gabdoulkhakov A., Nikonova E., Nikonov O., Nikulin A., Platonova O., Garber M., Nikonov S. and Piendl W. Ribosomal protein L1 recognizes the same specific structural motif in its target sites on the autoregulatory mRNA and 23S rRNA. Nucleic Acid Res. 2005, vol. 33, iss. 2, pp. 478-85. Tishchenko S., Kljashtorny V., Kostareva O., Nevskaya N., Nikulin A., Gulak P., Piendl W., Garber M., Nikonov S. Domain II of Thermus thermophilus ribosomal protein L1 hinders recognition of its mRNA. J Mol Biol. 2008, vol. 383, pp. 301-305. Tishchenko S., Kljashtorny V., Kostareva O., Nevskaya N., Nikulin A., Gulak P., Piendl W., Garber M., Nikonov S. Domain II of Thermus thermophilus ribosomal protein L1 hinders recognition of its mRNA. J Mol Biol. 2008, vol. 383, pp. 301-305. Nevskaya N., Tishchenko S., Volchkov S., Kljastorny V., Nikonova E., Nikonov O., Nikulin A., Kohrer C., Piendl W., Zimmermann R., Stockley P., Garber M. and Nikonov S. New insights into the interaction of ribosomal protein L1 with RNA. J. Mol. Biol., 2006, vol. 355, iss. 4, pp. 747-759. Nevskaya N., Tishchenko S., Volchkov S., Kljastorny V., Nikonova E., Nikonov O., Nikulin A., Kohrer C., Piendl W., Zimmermann R., Stockley P., Garber M. and Nikonov S. New insights into the interaction of ribosomal protein L1 with RNA. J. Mol. Biol., 2006, vol. 355, iss. 4, pp. 747-759.