Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty

АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ

2499-9962

54038

МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОФИЗИКА И ФИЗИКА БИОМОЛЕКУЛ

MOLECULAR BIOPHYSICS AND PHYSICS OF BIOMOLECULES

МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОФИЗИКА И ФИЗИКА БИОМОЛЕКУЛ

ANALYSIS OF THE DOMAI I OF ARCHAEAL RIBOSOMAL PROTEIN L1 INTERACTION WITH SPECIFIC RNA FRAGMENTS

АНАЛИЗ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДОМЕНА I АРХЕЙНОГО РИБОСОМНОГО БЕЛКА L1 СО СПЕЦИФИЧЕСКИМИ ФРАГМЕНТАМИ РНК

Михайлина

А О

Mikhaylina

A O

alisamikhaylina15@gmail.com

Костарева

О С

Kostareva

O S

Никонова

Е Ю

Nikonova

E Y

Тищенко

С В

Tishchenko

S V

ФГБУН Институт белка РАН ru Institute of Protein Research, Russian Academy of Sciences ru

25 06 2016

1 1 239 243 20 06 2016 20 06 2016

https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54038/view

Двухдоменный рибосомный белок L1 является составной частью L1-выступа рибосомы и регулятором собственного синтеза и синтеза рибосомных белков, гены которых находятся в том же опероне, что и собственный ген белка L1. Хорошо изучена регуляция L11 оперона Escherichia coli (включает гены рибосомных белков L11 и L1) и L1 оперона архей рода Methanococcus (включает гены рибосомных белков L1, L10 и L12). Ранее нами было показано, что домен I бактериального рибосомного белка L1 Thermus thermophilus (TthL1dI) обладает регуляторными свойствами целого белка и взаимодействует с рибосомной РНК прочнее, чем с мРНК. В данной работе получена генетическая конструкция, выделен и очищен изолированный домен I рибосомного белка L1 археи Methanococcus jannaschii (MjaL1dI). Методом поверхностного плазмонного резонанса определены кинетические константы взаимодействия MjaL1dI со специфическими фрагментами рибосомной и матричной РНК. Показано, что домен I архейного рибосомного белка L1, также как целый белок, взаимодействует с рРНК прочнее, чем с мРНК. В сопряженной системе транскрипции-трансляции E.coli in vitro MjaL1dI ингибирует синтез рибосомного белка L1. Сделан вывод, что MjaL1dI, также как TthL1dI, может обладать регуляторными свойствами целого белка L1. Таким образом, полученные данные позволяют предположить консервативность регуляторных свойств домена I рибосомного белка L1 как в бактериях, так и в археях.

The two-domain ribosomal protein L1 is a structural part of L1 stalk in ribosome and a translational repressor of protein synthesis of its own operon. The regulation of the L11 operon Escherichia coli (consists of genes of proteins L11 and L1) and L1 operon of Achaea from Methanococcus (includes genes of proteins L1, L10 and L12) is well-studied. Previously we have shown that domain I of ribosomal protein L1 Thermus thermophilus (TthL1dI) can regulate expression of L1 gene as an intact protein TthL1. Plasmid construct carrying the gene of truncation mutant of L1 from Methanococcus jannaschii was obtained in this study and the isolated domain I of M. jannaschii (MjaL1dI) was overproduced and purified. Kinetic analysis of MjaL1dI interaction with speciﬁc 23S rRNA and mRNA fragments was performed by surface plasmon resonance technique. Here it was shown that domain I of archaeal ribosomal protein L1 binds with rRNA with higher affinity than with mRNA as an intact protein L1. In a coupled transcription-translation system E.coli in vitro MjaL1dI inhibits synthesis of ribosomal protein L1. We conclude that MjaL1dI, as a TthL1dI, may have regulatory properties as an intact protein. Thus, these data suggest conservative regulatory properties of the domain I of L1 ribosomal protein as in Bacteria, and in the Archaea.

рибосомный белок L1 регуляция трансляции РНК-белковые взаимодействия поверхностный плазмонный резонанс

ribosomal protein L1 regulation of translation RNA-protein interactions surface plasmon resonance

Gourse R., Sharrock R., Nomura M. Control of ribosome synthesis in Escherichia coli. In Structure, function and genetics in ribosomes, ed. B. Hardesty, G. Kramer. New York: SpringerVerlag, 1986, pp. 766-788.

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. Journal of bacteriology, 1994, vol. 176 (2), 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, vol. 152 (4), pp. 1363-1372.

Fu Y., Deiorio-Haggar K., Anthony J., Meyer M.M. Most RNAs regulating ribosomal protein biosynthesis in Escherichia coli are narrowly distributed to Gammaproteobacteria. Nucleic Acids Res, 2013, vol. 41, no. 6, p. 3491-3503.

Tishchenko S., Gabdulkhakov A., Nevskaya N., Sarskikh A., Kostareva O., Nikonova E., Sycheva A., Moshkovskii S., Garber M., Nikonov S. High-resolution crystal structure of the isolated ribosomal L1 stalk. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr., 2012, vol. 68, pp. 1051-1057.

Tishchenko S., Kostareva O., Gabdulkhakov A., Mikhaylina A., Nikonova E., Nevskaya N., Sarskikh A., Piendl W., Garber M., Nikonov S. Protein-RNA affinity of ribosomal protein L1 mutants does not correlate with the number of intermolecular interactions. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr., 2015, vol. 71, pp. 376-386.

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 (2), рp.103-110.

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, pр. 301-305.

Kostareva O., Tishchenko S., Nikonova E., Kljashtorny V., Nevskaya N., Nikulin A., Sycheva A., Moshkovskii S., Piendl W., Garber M., Nikonov S. Disruption of shape complementarity in the ribosomal protein L1- RNA contact region does not hinder specific recognition of the RNA target site. J. Mol. Recognit., 2011, vol. 24, pр. 524-532.