SESJA 3 STRUKTURA I FUNKCJE RNA WYKŁADY

Transkrypt

1 SESJA 3 STRUKTURA I FUNKCJE RNA WYKŁADY

2 46 SESJA 3 WYKŁADY W03-01 A COMPLEX WORLD OF SMALL NUCLEOLAR RNAS AND NEW FUNCTIONS OF THE NUCLEOLUS Witold Filipowicz Friedrich Miescher Institut, Basel, Switzerland Nucleoli of vertebrate cells contain distinct small nucleolar RNAs (snornas) involved in different aspects of rrna processing and modification. Some snornas participate in pre-rrna cleavage events. However, most act as guides for either 2 -O-methylation (C/D box class) or pseudouridylation (H/ACA class) of rrnas. Both biogenesis and function of snornas have some unusual features. Most guide snornas in vertebrates are encoded in mrna gene introns from which they are processed by the post-transcriptional mechanism. Some snornas reside in introns of genes, which do not encode proteins and act only as vehicles for snorna synthesis. Protein composition of vertebrate and yeast snornps is being established. Each group of snornps contains a set of core proteins but also accessory proteins, which associate with snornps in a more dynamic fashion. Recent studies indicate that, in addition to ribosome biogenesis, the nucleolus participates in many other aspects of gene expression. The mammalian telomerase RNP is probably assembled in the nucleolus and its components include four proteins known to associate with the H/ACA class snornas. Many other cellular RNAs, including pre-trnas, U6 snrna and SRP RNA, also visit the nucleolus to undergo processing, modification, or assembly into RNPs.

3 STRUKTURA I FUNKCJE RNA 47 W03-02 UNIWERSALNOŚĆ RYBOZYMÓW Jan Barciszewski Instytut Chemii Bioorganicznej Polskiej Akademii Nauk, Poznań Katalityczne właściwości RNA odkryli na początku lat 80 Sidney Altman i Thomas Cech podczas badań rybonukleazy P oraz dojrzewania rybosomalnych RNA T. thermophilus. Okazało się, że hydroliza RNA może odbywać się bez udziału białek enzymatycznych ale w obecności cząsteczek RNA nazywanych rybozymami. Nieco później podobne właściwości potwierdzono również dla oligodeoxynukleotydów (DNA). W ostatnich miesiącach za sprawą rozwiązania struktury kryształów dużej jednostki rybosomalnej 50S z rozdzielczością 3C uzyskano dokładne potwierdzenie, że rybosom jest faktycznie rybozymem. Rybozymy typu hammerhead (HH) są jednym z najmniejszych (o długości ok. 30 nukleotydów) katalitycznych RNA poznanych dotychczas. Produktami hydrolizy są fragmenty RNA z grupą 5 OH oraz 2,3 cykliczny fosforan. Rybozymy HH w obecności jonów magnezu najłatwiej hydrolizują substrat zawierający tryplet GUC. Inne trójnukleotydy GUA i AUA są również dobrze rozpoznawane. Podobną cząsteczką jest rybozym ołowiowy (Pb-zym). Stanowi on cząsteczkęrna o niewielkiej masie, która w obecności jonów ołowiu hydrolizuje wiązanie fosfodwuestrowe między pierwszym a drugim nukleotydem w dłuższej części pętli, tworząc produkty zakończone grupą OH przy końcu 5 oraz resztą fosforanową przy końcu 3. Rozwiązana ostatnio struktura krystaliczna Pb-zymu, pokazuje jasno ułożenie jonu metalu w pętli wewnętrznej oraz tłumaczy mechanizm i stereochemię reakcji. W referacie omówione będzie wykorzystanie rybozymów typu hammerhead HH i Pb-zymów do analizy struktury przestrzennej kwasów rybonukleinowych a szczególnie TAR RNA, cząsteczki decydującej o transkrypcji wirusa HIV oraz 5S rybosomalny RNA. Koncepcja wykorzystania rybozymu do badań strukturalnych oparta jest na jego dokładności i precyzji hydrolizy tylko jednego wiązania fosfodwuestrowego wynikającego z badań krystalograficznych i biochemicznych. Z tych eksperymentów chcemy uzyskać jednoznaczną odpowiedź na pytanie czy TAR-RNA ma strukturęszpilki czy podwójnej nici oraz czy tego typu rybozymy mogą być wykorzystywane jako inhibitory oraz możliwe terapeutyki.

4 48 SESJA 3 WYKŁADY W03-03 UDZIAŁ 5 -KOŃCA mrna (KAPU) I CZYNNIKÓW BIAŁKOWYCH eif4e W PROCESIE TRANSLACJI U EUKARYOTA Edward Darżynkiewicz Zakład Biofizyki, Instytut Fizyki Doświadczalnej, Uniwersytet Warszawski, Warszawa Etapem limitującym wypadkową szybkość translacji jest przyłączenie podjednostek rybosomalnych 43 S do mrna. Przyłączenie to stymulowane jest udziałem eukariotycznego faktora inicjacyjnego eif4f, stanowiącego kompleks białek o wysoko wyspecjalizowanych funkcjach. W skład tego kompleksu wchodzą podjednostki: eif4e (w skrócie: 4E) rozpoznająca strukturękapu na 5 -końcu mrna, eif4g (4G) pełniąca rolęłącznika mrna z rybosomami oraz odpowiedzialna za tworzenie struktury kolistej mrna poprzez zbliżenie 5 i 3 końców przy udziale PABP (białka wiążącego polia), oraz eif4a (4A) helikaza rozplątująca 5 -koniec mrna. Faktory 4E i 4G stanowią ściśle współpracujący ze sobą tandem, którego aktywność regulowana jest dodatkowo poprzez udział białek konkurujących z 4G o przyłączenie siędo 4E (tzw. 4EBP). Zarówno w przyłączeniu 4E do kapu, jak też w relacji oddziaływania pomiędzy 4E-4G-4EBP, kluczową rolę odgrywa fosforylacja określonych aminokwasów poszczególnych faktorów białkowych. W wykładzie przedstawiony zostanie aktualny stan wiedzy na temat udziału faktora eif4e w molekularnym mechanizmie inicjacji translacji.

5 STRUKTURA I FUNKCJE RNA 49 W03-04 RNA Z TRÓJNUKLEOTYDOWYMI POWTÓRZENIAMI Włodzimierz J. Krzyżosiak, Marek Napierała, Mateusz de Mezer, Daniel Michałowski, Gracjan Michlewski, Krzysztof Sobczak Instytut Chemii Bioorganicznej PAN, Poznań Molekularnym podłożem co najmniej piętnastu dziedzicznych chorób neurologicznych takich jak zespół łamliwego chromosomu X, dystrofia miotoniczna czy pląsawica Huntingtona jest ekspansja powtarzających siętandemowo trójnukleotydowych sekwencji w pojedynczych genach. Ważnym nurtem badań molekularnych tych chorób jest postulowana rola zmutowanego (wydłużonego) transkryptu w patogenezie, a postęp tych badań utrudnia słabo poznana funkcja powtórzeń normalnej długości w RNA. Od niedawna podejmowane są pierwsze próby celowanej w RNA genetycznej terapii tych chorób z wykorzystaniem strategii rybozymów i antysensu. W Pracowni Genetyki Nowotworów IChB PAN prowadzone są badania strukturalne regionów trójnukleotydowych powtórzeń w transkryptach genów, ulegających dynamicznym mutacjom. Znajomość struktur charakterystycznych dla normalnych, polimorficznych powtórzeń (CUG)n, (CGG)n, (CAG)n, (CCG)n i (GAA)n oraz powtórzeń wydłużonych, występujących u osób chorych, ułatwi poznanie ich funkcji w komórce; pozwoli też lepiej zaprojektować nowoczesne terapie chorób związanych z ekspansją sekwencji powtarzającej się. Wyniki pierwszego etapu badań strukturalnych prowadzonych metodami biochemicznymi w warunkach in vitro zostaną przedstawione w referacie.