Цена доставки диссертации от 500 рублей 

Поиск:

Каталог / БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ / Биоинформатика

Разработка классификации НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз на основании филогенетического и структурно-функционального анализа

Диссертация

Автор: Жаберева, Анастасия Сергеевна

Заглавие: Разработка классификации НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз на основании филогенетического и структурно-функционального анализа

Справка об оригинале: Жаберева, Анастасия Сергеевна. Разработка классификации НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз на основании филогенетического и структурно-функционального анализа : диссертация ... кандидата биологических наук : 03.00.28 / Жаберева Анастасия Сергеевна; [Место защиты: Науч.-исслед. ин-т биомед. химии им. В.Н. Ореховича РАМН] - Москва, 2009 - Количество страниц: 133 с. ил. Москва, 2009 133 c. :

Физическое описание: 133 стр.

Выходные данные: Москва, 2009






Содержание:

Список терминов, условных обозначений и сокращений
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 Обзор литературы
11 Механизм убиквитилирования
12 Общая характеристика ЕЗ убиквитин-протеин лигаз 11 НЕСТ-доменные убиквитин-протеин лигазы
121 Структурно-функциональная характеристика группы С2- 14 WW-HECT убиквитин-протеин лигаз
122 Структурно-функциональная характеристика подгруппы 22 HERC белков
13 Роль НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз в развитии 27 патологических состояний
14 Биоинформатика как самостоятельная область 29 исследований
Глава 2 Материалы и методы
21 Общая часть
22 Формирование выборки белков
23 Алгоритм поиска гомологов
24 Парное выравнивание аминокислотных 48 последовательностей
25 Множественное выравнивание аминокислотных 49 последовательностей
26 Филогенетический анализ
27 Доменный анализ белков
28 Анализ профилей экспрессии белков
Глава 3 Результаты и их обсуждение
31 Филогенетический анализ НЕСТ-доменных убиквитин- 51 протеин лигаз
32 Анализ доменной организации НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз
33 Формирование классификации НЕСТ-доменных 62 убиквитин-протеин лигаз
34 Анализ профилей экспрессии НЕСТ-доменных убиквитин- 89 протеин лигаз
ВЫВОДЫ

Введение:
Одним из вариантов посттрансляционного процессинга белков является ковалентная модификация аминокислотных остатков, что ведет к изменению физико-химических белков. Сюда можно отнести такие широко распространенные механизмы регуляции метаболических процессов в живой клетке, как фосфорилирование, ацелирование, гликозилирование и др. В последние годы выявлен и активно исследуется еще один механизм регуляции данного типа, который реализуется за счет связывания белка-мишени и регуляторного белка убиквитина. Убиквитин (ubiquitin, Ubi) — термостабильный высококонсервативный белок, состоящий из 76-ти аминокислот и имеющий молекулярную массу 8,5 кДа - был впервые выделен в 1977г. При конъюгации убиквитина с белком-мишенью происходит образование изопептидной связи между аС - терминальным глицином (Gly 76) молекулы Ubi и е-аминогруппой остатка лизина полипептидной цепи белка-мишени, либо Lys 48 следующей молекулы Ubi с образованием "разветвленной" цепи Ubi-мультимера (Hershko and Heller, 1985).
Убиквитилирование - многоступенчатый АТФ-зависимый процесс, который катализируется сложно организованной мул ьти ферментной системой - убиквитин-протеин лигазным комплексом, состоящим из компонентов Е1 (убиквитин-активирующий фермент), Е2 (убиквитин-конъюгирующнй фермент) и ЕЗ - собственно убиквитин-протеин лигазы, которая катализирует финальное присоединение молекулы убиквитина к субстрату, а также наращивание мультиубиквитиновой цепи (Glickman and Ciechanover, 2002; Mann and Jensen, 2003). ЕЗ лигазы являются центральными детерминантами процесса убиквитилирования, поскольку именно они распознают и убиквитилируют субстрат, что определяет молекулярные и/или клеточные эффекты убиквитилирования. Описанный выше трехступенчатый механизм инициирует все известные реакции убиквитилирования, независимо от того, предназначен ли субстрат для протеасомальной деградации или убиквитилирование играет регуляторную роль, не связанную напрямую с протеолизом (Lee and Myung, 2008; Daulny and Tansey, 2009). Bo многих случаях субстрат, убиквитин и убиквитин-конъюгирующий фермент Е2 должны присутствовать вместе в реакционном центре ЕЗ. Поэтому, в дополнение к функции передачи убиквитина на лизин белка-мишени, ЕЗ должен также скоординировать взаимодействие большого количества белковых компонентов системы в своем реакционном центре (Pickart, 2001; Pickart and Eddins, 2004; Petroski and Deshaies, 2005).
Полифункциональность убиквитин-протеин лигаз опосредуется их структурными особенностями. В настоящее время известны 2 основные разновидности ЕЗ лигаз: ферменты ЕЗ, содержащие каталитический1 RING домен (Really Interesting New Gene), и НЕСТ-доменные ЕЗ лигазы (Homologous to E6-associated protein C-Terminus, гомологичный С-концевой последовательности белка Е6).
RING-доменные убиквитин-протеин лигазы координируют , белок-мишень и Е2—убиквитин-тиоэфирный комплекс таким образом, чтобьг обеспечить прямую передачу убиквитина от Е2 к белку-мишени. В данную группу, помимо мономерных RING-доменных белков, входят многокомпонентные белковые комплексы, например, куллин-содержащие убиквитин-протеин лигазные комплексы (SCF-комплексы), для которых каждая из молекулярных функций обеспечивается' специфической субъединицей (Robinson and Ardley, 2004). Такая неоднородность состава группы существенно усложняет их структурно-функциональный анализ.
Напротив, все НЕСТ-доменные ЕЗ лигазы - мономерные белки, сами распознающие субстрат и сами же его убиквитилирующие. В отличие от RING-доменных убиквитин-протеин лигаз, при взаимодействии между Е2 и НЕСТ-доменной ЕЗ происходит перенос молекулы убиквитина сначала на остаток цистеина активного центра НЕСТ домена. После этого НЕСТ ЕЗ взаимодействует с белком-мишенью, и передает на него убиквитин (Kee and Huibregtse, 2007). Не смотря на относительную простоту структурной организации НЕСТ-доменных лигаз, для многих белков показана полифункциональность. Она, в свою очередь, определяется наличием в структуре ЕЗ лигазы, помимо каталитического НЕСТ домена, других доменов.
Убиквитилирование — один из важнейших механизмов посттрансляционной регуляции свойств и функций белков. Регуляторный потенциал убиквитилирования превосходит все известные посттрансляционные модификации, а по разнообразию контролируемых функций сопоставим с фосфорилированием. В частности, система убиквитина вовлечена в регуляцию клеточного цикла, передачу внутриклеточного сигнала, апоптоз, репарацию ДНК и др. (Haglund and Dikic, 2005; Belgareh-Touzer et al., 2008, Leung et al., 2008). В свою очередь, дефекты системы убиквитина приводят к развитию различных патологических процессов, а сами компоненты системы убиквитина рассматриваются в качестве потенциальных мишеней новых лекарственных средств (Scheffner and Staub, 2007; Petroski, 2008; Bemassola et al., 2009). Разнообразие биологических эффектов убиквитилирования в норме и вовлечение системы убиквитина в патогенез заболеваний подчеркивают актуальность исследований системы убиквитина, как в рамках фундаментальной науки, так и ее прикладных аспектов.
После завершения проектов по расшифровке геномов ряда эукариот, стало накапливаться большое количество данных о новых белках. При этом соотношение ^охарактеризованных белков к экспериментально охарактеризованным белкам растет экспоненциально. Именно поэтому одним из актуальных вопросов является расшифровка функций неохарактеризованных белков.
По данным базы данных белков UniProt протеомного сервера ExPASy (http://vvww.expasy.org/), НЕСТ-домен присутствует в структуре 1246 белков из различных организмов. Однако 90 из них экспериментально охарактеризованы как белки, обладающие убиквитин-протеин лигазной активностью. Структурно-функциональные взаимосвязи изучены лишь для белка RSP5 (и его гомологов) и белка HERC (и его гомологов). Остальные аминокислотные последовательности, содержащие домен НЕСТ, являются функционально ^охарактеризованными, и представлены в базе данных транслянтов с нуклеотидных последовательностей EMBL (TrEMBL). На сегодня отсутствует единая номенклатура НЕСТ-доменных убиквити-протеин лигаз. Таким образом, актуальной является задача инвентаризации данного семейства белков с использованием различных инструментов компьютерного анализа.
Цель работы: Разработать классификацию НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз на основании комплексного анализа их структурных и функциональных особенностей.
Задачи исследования:
1. Провести филогенетический анализ каталитического домена НЕСТ НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз;
2. Провести анализ доменного состава полной аминокислотной последовательности НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз;
3. На основании совокупности филогенетических и структурно-функциональных данных создать классификацию НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз;
4. Установить наличие корреляции между профилями экспрессии НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз из организма Homo sapiens и предлагаемой классификацией.