Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54229 БИООРГАНИЧЕСКАЯ, БИОФИЗИЧЕСКАЯ И МЕДИЦИНСКАЯ ХИМИЯ BIOORGANIC, BIOPHYSICAL AND MEDICINAL CHEMISTRY БИООРГАНИЧЕСКАЯ, БИОФИЗИЧЕСКАЯ И МЕДИЦИНСКАЯ ХИМИЯ Investigation of the effect of substitution asp9ala/val43arg/tyr55trp on hfq protein structure and stability Исследование влияния тройной замены ASP9ALA/VAL43ARG/TYR55TRP в белке HFQ на его структуру и термостабильность Леконцева Н В Lekontseva N V natalja-lekontseva@rambler.ru Кутузова К А Kutuzova K A Филимонов В В Filimonov V V Балобанов В А Balobanov V A Никулин А Д Nikulin A D Институт белка РАН ru Institute of protein research RAS ru Институт белка РАН ru Institute of protein research RAS ru Институт белка РАН ru Institute of protein research RAS ru Институт белка РАН ru Institute of protein research RAS ru Институт белка РАН ru Institute of protein research RAS ru 25 06 2017 25 06 2017 2 1 507 510 20 06 2017 20 06 2017 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54229/view

Белок Hfq из Pseudomonas aeruginosa является РНК-связывающим белком, принимающим участие во многих процессах, связанных с транскрипцией и трансляцией РНК. Он принадлежит к структурному семейству Sm-подобных белков (Sm-like proteins - Lsm) и формирует в растворе и кристаллах гомогексамеры. Несмотря на то, что белок выделен из мезофильной бактерии, он обладает экстремальной термостабильностью. Методом микрокалориметрии показано, что Hfq начинает плавиться при температурах выше 120°С при нейтральных значениях рН и предложена схема плавления белка с промежуточным состоянием в виде мономера белка. Для подтверждения этой гипотезы решено получить белок в мономерной форме, внеся существенное изменение в межсубъединичный интерфейс посредством комплексной замены аминокислотных остатков Asp9, Val43 и Tyr55. Степень олигомеризации полученного белка оценена методами динамического рассеяния света, «околонативного» электрофореза и гель-фильтрацией.

Hfq from Pseudomonas aeruginosa is a posttranslational regulator of gene expression that binds small noncoding RNAs (sRNA) and promotes their interaction with mRNAs. It belongs to the widespread Sm/Lsm (Sm-like) protein family and forms hexamers in crystals and solution. In spite of the mesophilic source Hfq possess extremely high thermostability. Measurements of the protein stability by microcalorimetry showed the transition midpoint for Hfq was about 120°C at neutral pH. A model for a temperature-induced unfolding of the Hfq hexamers which includes dissociation to monomers and their subsequent unfolding was suggested. To confirm this hypothesis it was necessary to obtain Hfq monomer by complex substitution of amino acids Asp9, Val43 and Tyr55, which organized inter-monomer hydrogen bonds in the protein hexamer. The obtained mutant form of the Hfq was studied by semi-native electrophoresis, size-exclusion chromatography and dynamic light scattering.

 Hfq Sm-подобные белки олигомеризация динамическое рассеяние света Hfq Sm-like proteins oligomerization semi-native electrophoresis dynamic light scattering

Shapiro L., Franze de Fernandez M.T., August J.T. Resolution of two factors required in the Q-beta-RNA polymerase reaction. Nature, 1968, vol. 220, pp. 478-480. Shapiro L., Franze de Fernandez M.T., August J.T. Resolution of two factors required in the Q-beta-RNA polymerase reaction. Nature, 1968, vol. 220, pp. 478-480. de Haseth P.L., Uhlenbeck O.C. Interaction of Escherichia coli host factor protein with Q beta ribonucleic acid. Biochemistry, 1980, vol. 19, no. 26, pp. 6146-51. de Haseth P.L., Uhlenbeck O.C. Interaction of Escherichia coli host factor protein with Q beta ribonucleic acid. Biochemistry, 1980, vol. 19, no. 26, pp. 6146-51. Valentin-Hansen P., Eriksen M. The bacterial Sm-like protein Hfq : a key player in RNA transactions. Mol. Microbiol., 2004, vol. 51, pp. 1525-1533. Valentin-Hansen P., Eriksen M. The bacterial Sm-like protein Hfq : a key player in RNA transactions. Mol. Microbiol., 2004, vol. 51, pp. 1525-1533. Achsel T., Stark H., Lührmann R. The Sm domain is an ancient RNA-binding motif with oligo(U) specificity. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2001, vol. 98, pp. 3685-3689. Achsel T., Stark H., Lührmann R. The Sm domain is an ancient RNA-binding motif with oligo(U) specificity. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2001, vol. 98, pp. 3685-3689. Shikama N., Lutz W., Kretzschmar R., Sauter N., Roth J.F., Marino S., Wittwer J., Scheidweiler A., Eckner R. Essential function of p300 acetyltransferase activity in heart, lung and small intestine formation. EMBO J., 2003, vol. 22, pp. 5175-5185. Shikama N., Lutz W., Kretzschmar R., Sauter N., Roth J.F., Marino S., Wittwer J., Scheidweiler A., Eckner R. Essential function of p300 acetyltransferase activity in heart, lung and small intestine formation. EMBO J., 2003, vol. 22, pp. 5175-5185. Murina V.N., Melnik B.S., Filimonov V.V., Ühlein M., Weiss M.S., Müller U., Nikulin A.D. Effect of conserved intersubunit amino acid substitutions on Hfq protein structure and stability. Biochem., 2014, vol. 79, pp. 469-477. Murina V.N., Melnik B.S., Filimonov V.V., Ühlein M., Weiss M.S., Müller U., Nikulin A.D. Effect of conserved intersubunit amino acid substitutions on Hfq protein structure and stability. Biochem., 2014, vol. 79, pp. 469-477. Nikulin A., Stolboushkina E., Perederina A., Vassilieva I., Blaesi U., Moll I., Kachalova G., Yokoyama S., Vassylyev D., Garber M. [et al.] Structure of Pseudomonas aeruginosa Hfq protein. Acta Crystallogr. D. Biol. Crystallogr., 2005, vol. 61, pp. 141-146. Nikulin A., Stolboushkina E., Perederina A., Vassilieva I., Blaesi U., Moll I., Kachalova G., Yokoyama S., Vassylyev D., Garber M. [et al.] Structure of Pseudomonas aeruginosa Hfq protein. Acta Crystallogr. D. Biol. Crystallogr., 2005, vol. 61, pp. 141-146. Panja S., Woodson S. Hexamer to monomer equilibrium of E. coli Hfq in solution and its impact on RNA annealing. J. Mol. Biol., 2012, vol. 417, pp. 406-412. Panja S., Woodson S. Hexamer to monomer equilibrium of E. coli Hfq in solution and its impact on RNA annealing. J. Mol. Biol., 2012, vol. 417, pp. 406-412.