Molekularne podstawy biosyntezy bia³ka funkcja 23S rrna



Podobne dokumenty
Funkcja wybranych fragmentów 16S rrna ma³ej podjednostki rybosomalnej w procesie biosyntezy bia³ka

REGULAMIN RADY RODZICÓW Liceum Ogólnokształcącego Nr XVII im. A. Osieckiej we Wrocławiu

DZIA 3. CZENIE SIÊ ATOMÓW

Wykład 14 Biosynteza białek

Szkoła Podstawowa nr 1 w Sanoku. Raport z ewaluacji wewnętrznej

KOMISJA WSPÓLNOT EUROPEJSKICH. Wniosek DECYZJA RADY

MATEMATYKA 4 INSTYTUT MEDICUS FUNKCJA KWADRATOWA. Kurs przygotowawczy na studia medyczne. Rok szkolny 2010/2011. tel

ZADANIA OTWARTE KRÓTKIEJ ODPOWIEDZI

Piotr Pawlikowski. Bry³ki dla ka dego Spróbuj i Ty!

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

Wojewódzki Konkurs Przedmiotowy z Matematyki dla uczniów gimnazjów województwa śląskiego w roku szkolnym 2012/2013

EGZAMIN MATURALNY Z MATEMATYKI CZERWIEC 2012 POZIOM PODSTAWOWY. Czas pracy: 170 minut. Liczba punktów do uzyskania: 50 WPISUJE ZDAJĄCY

Lepsze samopoczucie to lepsze oceny. Jaka jest korzyść dla dziecka?

Zapisy na kursy B i C

Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyn i ich układów

Formularz Zgłoszeniowy propozycji zadania do Szczecińskiego Budżetu Obywatelskiego na 2016 rok

PRAWA AUTORSKIE ZASTRZEŻONE. Kraków, listopad 2010 r

Harmonogramowanie projektów Zarządzanie czasem

3.2 Warunki meteorologiczne

8. Zginanie ukośne. 8.1 Podstawowe wiadomości

Sąd Rejonowy Numer identyfikacji podatkowej NIP 10. Numer identyfikacyjny REGON

PROGRAM STYPENDIALNY GMINY DOBRZYCA

Dr. habil. Anna Salek International Bio-Consulting 1 Germany

UKŁAD ROZRUCHU SILNIKÓW SPALINOWYCH

Podręcznik ćwiczeniowy dla pacjenta

14P2 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - II POZIOM PODSTAWOWY

Pozostałe procesy przeróbki plastycznej. Dr inż. Paweł Rokicki Politechnika Rzeszowska Katedra Materiałoznawstwa, Bud. C, pok. 204 Tel: (17)

GĄSKI, GMINA MIELNO, 650M OD MORZA 58 DZIAŁEK BUDOWLANYCH I REKREACYJNYCH

POMIAR STRUMIENIA PRZEP YWU METOD ZWÊ KOW - KRYZA.

Metoda LBL (ang. Layer by Layer, pol. Warstwa Po Warstwie). Jest ona metodą najprostszą.

Wykonanie podziału geodezyjnego działek na terenie powiatu gryfińskiego z podziałem na 2 zadania.

System nagłośnieniowy i dźwiękowy system ostrzegawczy Bosch Praesideo

Polska-Warszawa: Usługi w zakresie napraw i konserwacji taboru kolejowego 2015/S

XIII KONKURS MATEMATYCZNY

Translacja i proteom komórki

2 Ocena operacji w zakresie zgodno ci z dzia aniami KSOW, celami KSOW, priorytetami PROW, celami SIR.

Regulamin Krêgów Harcerstwa Starszego ZHR

Bielsko-Biała, dn r. Numer zapytania: R WAWRZASZEK ISS Sp. z o.o. ul. Leszczyńska Bielsko-Biała ZAPYTANIE OFERTOWE

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z MATEMATYKI

Europejska Akredytacja Indywidualna v2 (European Individual Accreditation)

EGZEMPLARZ ARCHIWALNY WZORU UŻYTKOWEGO (12,OPIS OCHRONNY. (19) PL di)62974 B62D 57/02 ( ) Dudek Piotr, Włocławek, PL

GŁÓWNY URZĄD STATYSTYCZNY

Badania (PN-EN A1:2010) i opinia techniczna drzwi zewnętrznych z kształtowników aluminiowych z przekładką termiczną systemu BLYWEERT TRITON

CENTRUM BADANIA OPINII SPOŁECZNEJ

KLASYFIKACJI I BUDOWY STATKÓW MORSKICH

STOWARZYSZENIE LOKALNA GRUPA DZIAŁANIA JURAJSKA KRAINA REGULAMIN ZARZĄDU. ROZDZIAŁ I Postanowienia ogólne

L A K M A R. Rega³y DE LAKMAR

Centralna Komisja Egzaminacyjna Arkusz zawiera informacje prawnie chronione do momentu rozpocz cia egzaminu. PESEL

REGULAMIN WALNEGO ZEBRANIA STOWARZYSZENIA POLSKA UNIA UBOCZNYCH PRODUKTÓW SPALANIA

października 2013: Elementarz biologii molekularnej. Wykład nr 2 BIOINFORMATYKA rok II

Wsparcie wykorzystania OZE w ramach RPO WL

Demontaż. Uwaga: Regulacja napięcia paska zębatego może być wykonywana tylko przy zimnym silniku.

PREFABRYKOWANE STUDNIE OPUSZCZANE Z ŻELBETU ŚREDNICACH NOMINALNYCH DN1500, DN2000, DN2500, DN3200 wg EN 1917 i DIN V

Podstawowe działania w rachunku macierzowym

WYMAGANIA EDUKACYJNE SPOSOBY SPRAWDZANIA POSTĘPÓW UCZNIÓW WARUNKI I TRYB UZYSKANIA WYŻSZEJ NIŻ PRZEWIDYWANA OCENY ŚRÓDROCZNEJ I ROCZNEJ

zaprasza do składania ofert na zakup samochodu dostawczego na potrzeby tworzonego przedszkola i do innych usług.

ZASADY WYPEŁNIANIA ANKIETY 2. ZATRUDNIENIE NA CZĘŚĆ ETATU LUB PRZEZ CZĘŚĆ OKRESU OCENY

Aleksander Wierzbicki ul. gen. Józefa Bema Grajewo

Od redakcji. Symbolem oznaczono zadania wykraczające poza zakres materiału omówionego w podręczniku Fizyka z plusem cz. 2.

Projekty uchwał dla Zwyczajnego Walnego Zgromadzenia

Rekompensowanie pracy w godzinach nadliczbowych

PODSTAWY METROLOGII ĆWICZENIE 4 PRZETWORNIKI AC/CA Międzywydziałowa Szkoła Inżynierii Biomedycznej 2009/2010 SEMESTR 3

Poradnik, jak zamontować kompletny cylinder z głowicą 50, 60, 80ccm.

Strategia rozwoju sieci dróg rowerowych w Łodzi w latach

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z MATEMATYKI

Sprawozdanie z walnego zgromadzenia akcjonariuszy spółki z portfela. Spółka: Ciech SA. Rodzaj walnego zgromadzenia: Nadzwyczajne

Minimalne wymagania odnośnie przedmiotu zamówienia zawarto w punkcie I niniejszego zapytania.

ZAPYTANIE OFERTOWE. Nazwa zamówienia: Wykonanie usług geodezyjnych podziały nieruchomości

PL B1. BSC DRUKARNIA OPAKOWAŃ SPÓŁKA AKCYJNA, Poznań, PL BUP 03/08. ARKADIUSZ CZYSZ, Poznań, PL

Instrukcja obsługi.

URZĄD OCHRONY KONKURENCJI I KONSUMENTÓW

Jacek Mrzyg³ód, Tomasz Rostkowski* Rozwi¹zania systemowe zarz¹dzania kapita³em ludzkim (zkl) w bran y energetycznej

DANE MAKROEKONOMICZNE (TraderTeam.pl: Rafa Jaworski, Marek Matuszek) Lekcja XXIII

Proces wprowadzania nowo zatrudnionych pracowników

KRAJOWY REJESTR SĄDOWY. Stan na dzień godz. 01:45:39 Numer KRS:

Lublin, Zapytanie ofertowe

4.3. Warunki życia Katarzyna Gorczyca

KRAJOWY REJESTR SĄDOWY. Stan na dzień godz. 14:16:41 Numer KRS:

Ustawienie wózka w pojeździe komunikacji miejskiej - badania. Prawidłowe ustawienie

Nagroda Nobla z fizjologii i medycyny w 2004 r.

Szanowni Rodzice. Niniejsze zasady nie obejmują przedszkoli i szkół podstawowych prowadzonych przez inne podmioty niż Gmina Olsztyn.

29. TRZY W LINII CZYLI O POSZUKIWANIU ZWIĄZKÓW

Analizowany teren znajduje się poza obszarami stanowisk archeologicznych.

DWP. NOWOή: Dysza wentylacji po arowej

Studenckie Koło Naukowe Drogowiec

Firma (nazwa) lub nazwisko oraz adres wykonawcy

Regulamin. Rady Nadzorczej Spółdzielni Mieszkaniowej "Doły -Marysińska" w Łodzi

PROCEDURA REKRUTACJI DZIECI DO PRZEDSZKOLA NR 2 PROWADZONEGO PRZEZ URZĄD GMINY WE WŁOSZAKOWICACH NA ROK SZKOLNY 2014/2015

Leasing regulacje. -Kodeks cywilny umowa leasingu -UPDOP, UPDOF podatek dochodowy -ustawa o VAT na potrzeby VAT

Klub Absolwenta rozwiązuje, obecnie najpoważniejsze problemy z jakimi spotykają się obecnie młodzi ludzie:

WZORU UŻYTKOWEGO EGZEMPLARZ ARCHIWALNY. d2)opis OCHRONNY. (19) PL (n) Centralny Instytut Ochrony Pracy, Warszawa, PL

Projekt MES. Wykonali: Lidia Orkowska Mateusz Wróbel Adam Wysocki WBMIZ, MIBM, IMe

Dane osobowe ucznia / słuchacza

Uchwała nr 1/2013 Rady Rodziców Szkoły Podstawowej nr 59 w Poznaniu z dnia 30 września 2013 roku w sprawie Regulaminu Rady Rodziców

2.Prawo zachowania masy

Zintegrowane Systemy Zarządzania Biblioteką SOWA1 i SOWA2 SKONTRUM

Zapytanie ofertowe dotyczące projektu realizowanego w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego dla Województwa Dolnośląskiego na lata

EGZAMIN MATURALNY Z MATEMATYKI

Sąd Rejonowy... Spółka komandytowo-akcyjna. 9. Numer identyfikacji podatkowej NIP 10. Numer identyfikacyjny REGON

GŁÓWNY URZĄD STATYSTYCZNY. Wyniki finansowe banków w I kwartale 2014 r. 1

Transkrypt:

PRACE PRZEGL DOWE Molekularne podstawy biosyntezy bia³ka funkcja 23S rrna Kamilla B¹kowska- ywicka, Anna Kietrys Instytut Chemii Bioorganicznej, Polska Akademia Nauk, Poznañ Molecular basics of protein biosynthesis function of 23S rrna Summary The main function of ribosome is to serve as a site of mrna translation into a sequence of amino acids in a process called protein biosynthesis. Most important for understanding the translational mechanism is how a ribosome interacts with the factors playing role in this complicated cellular process. The key elements of these interactions are the functional domains of rrnas. In this paper, we present the functional importance of 23S rrna in polypeptide biosynthesis. Key words: 23S rrna, large ribosomal subunit, protein biosynthesis, ribosome. 1. Wprowadzenie Adres do korespondencji Kamilla B¹kowska- ywicka, Instytut Chemii Bioorganicznej, Polska Akademia Nauk, ul. Noskowskiego 12/14, 61-704 Poznañ; e-mail: bakowska@ibch.poznan.pl 1 (76) 186 196 2007 Jednym z ostatnich etapów regulacji ekspresji genu jest proces translacji zachodz¹cy w rybosomie. Struktura rybosomu jest doœæ dobrze poznana, natomiast oddzia³ywania rybosomu z czynnikami bior¹cymi udzia³ w biosyntezie bia³ka oraz okreœlenie dynamicznych zmian tych interakcji podczas poszczególnych etapów translacji, nadal pozostaj¹ wielkim wyzwaniem. Zmiany strukturalne rybosomu maj¹ zasadnicze znaczenie funkcjonalne i regulatorowe podczas biosyntezy bia³ka. S¹ one istotne dla ca³ego kompleksu zagadnieñ ekspresji genu. W celu poznania mechanizmu dzia³ania tej z³o onej maszynerii komórkowej, przedstawiamy funkcjê wybranych fragmen-

Molekularne podstawy biosyntezy bia³ka funkcja 23S rrna tów 23S rrna du ej podjednostki rybosomalnej w procesie biosyntezy bia³ka. Rola jak¹ pe³ni¹ konserwatywne fragmenty 16S rrna ma³ej podjednostki rybosomalnej zosta³a przez nas wczeœniej opisana (1). 2. Budowa du ej podjednostki rybosomalnej Du a podjednostka 50S organizmów prokariotycznych zbudowana jest z 23S rrna, 5S rrna i 34 bia³ek (L1 L34) (2), sk³adaj¹cych siê na cztery podstawowe ele- Rys. 1. Struktura du ej podjednostki rybosomalnej 50S: A schemat struktury II-rzêdowej 23S rrna, liczby oznaczaj¹ numery helis [na podstawie struktury 23S rrna E. coli, struktura pobrana z (30), numer J01695]; B struktura trzeciorzêdowa 50S H. marismortui, widok od strony oddzia³ywania podjednostek [struktura pobrana z (31), numer 1FFK]; C struktura trzeciorzêdowa 50S H. marismortui,widok od strony zewnêtrznej [struktura pobrana z (31), numer 1FFK]. BIOTECHNOLOGIA 1 (76) 186-196 2007 187

Kamilla B¹kowska- ywicka, Anna Kietrys menty morfologiczne: podstawê (ang. body) w dolnej czêœci podjednostki oraz trzy wypuk³oœci: (1) centraln¹ wypuk³oœæ (ang. central protuberance) ze zasocjowanym palcem miejsca A (ASF, ang. A-site finger, tworzy go helisa H38 L-rRNA), (2) wypuk³oœæ bia³ka L1 (ang. L1 protuberance) i (3) s³upek L7/L12 (ang. L7/L12 stalk), oddzia³uj¹cy z czynnikami elongacyjnymi (2-4). W strukturze II-rzêdowej du ego rybosomalnego RNA (L-rRNA) mo na wyró niæ szeœæ domen, oznaczanych jako I-VI ((2) i prace tam cytowane), które wraz z cz¹steczk¹ 5S rrna tworz¹ skomplikowan¹, jednolit¹ strukturê. W przeciwieñstwie do ma³ej podjednostki, domeny 23S rrna wzajemnie siê ze sob¹ przeplataj¹. Podzia³ rybosomalnego L-RNA na domeny wraz z ich lokalizacj¹ w strukturze krystalicznej podjednostki 50S (2) przedstawiono na rysunku1. 2.1. Domena I 23S rrna Domenê I tworz¹ helisy H1 H24, umiejscowione po zewnêtrznej stronie podjednostki (2). W¹ska czêœæ tej domeny rozpoczyna siê w pobli u domeny VI, gdzie po³o one s¹ koñce 5 i 3 stanowi¹ce helisê H1, a nastêpnie rozwija siê w globularn¹ strukturê po³o on¹ z ty³u podjednostki, poni ej regionu L1. Zasadnicz¹ funkcj¹ domeny I jest tworzenie œcian tunelu wyjœcia syntetyzowanego przez rybosom polipeptydu (ang. nascent-peptide exit tunnel), który rozpoczyna siê w centrum aktywnym rybosomu w domenie V i przebiegaj¹c przez domeny IV, III, II i I, koñczy siê po zewnêtrznej stronie du ej podjednostki rybosomalnej (5). Œciany tunelu wyjœcia polipeptydu s¹ zbudowane g³ównie z rrna. W obrêbie domeny I, w tworzeniu tunelu wyjœcia bior¹ udzia³ nukleotydy 23-37*, 53-70, 85-97 oraz 442-517. Wszystkie z nich znajduj¹ siê w regionach jednoniciowych 23S rrna i tworz¹ pêtle. D³ugoœæ tunelu wynosi oko³o 100 Å (polipeptyd o takiej d³ugoœci jest chroniony przed proteoliz¹), a œrednica od 10 do 20 Å. Z dok³adniejszych badañ rybosomu 70S ((6,7) i prace tam cytowane) wiadomo, e w obrêbie domeny I, tunel jest w wiêkszoœci prosty. Domena I oddzia³uje ponadto z koñcem CCA cz¹steczki trna w miejscu E (nukleotyd 199 helisy H11 23S rrna) (4), oraz z szeœcioma bia³kami rybosomalnymi (2,8). Helisy H19-H20 silnie oddzia³uj¹ z bia³kiem L4, natomiast H2 z H24 z L22. Oba te bia³ka reguluj¹ proces translacji poprzez oddzia³ywanie z nowo zsyntetyzowanym polipeptydem (9-11). Wykazano równie, e nukleotydy 194-201, 224-227 oraz 248- -257 tworz¹ce odpowiednio helisy H11, H12 i H13 oddzia³uj¹ z bia³kiem L15. Ponadto zaobserwowano interakcje miêdzy helisami H7 i H19-H20 a bia³kiem L24 oraz pomiêdzy helisami H5-H7 a bia³kiem L29, dla którego sugeruje siê udzia³ w tworzeniu miejsca wi¹zania SRP (ang. signal recognition particle). W strukturze krystalicznej podjednostki 50S H. marismortui obserwowano tak e s³abe oddzia³ywania pomiêdzy nukleotydami domeny I a bia³kiem L23 (2). * Wszystkie pozycje nukleotydów wymienione w tekœcie dotycz¹ E. coli. 188 PRACE PRZEGL DOWE

Molekularne podstawy biosyntezy bia³ka funkcja 23S rrna Rys. 2. Schemat struktury drugorzêdowej domeny I 23S rrna. Pogrubion¹ lini¹ zaznaczone zosta³y sekwencje konserwatywne. Na powiêkszonych fragmentach wyró niono nukleotydy oddzia³uj¹ce z bia³kami rybosomalnymi (szare kwadraty) oraz nukleotydy tworz¹ce tunel wyjœcia polipeptydu (szare obramowanie). Dok³adne po³o enie nukleotydów konserwatywnych we wszystkich królestwach, które s¹ funkcjonalnie wa ne w procesie translacji, przestawiono na schemacie struktury II-rzêdowej tej domeny na rysunku 2. 2.2. Domena II L-rRNA Domena II jest najwiêksz¹ z szeœciu domen 23S rrna i stanowi najwiêkszy obszar zewnêtrznej czêœci podjednostki. Zawiera helisy H25 H46. W strukturze domeny II mo na wyró niæ trzy wystaj¹ce elementy, skierowane w stronê p³aszczyzny oddzia³ywania podjednostek (2). Jeden z nich (zawieraj¹cy helisy H42 H44) stanowi czêœæ rrna wypuk³oœci L7/L12. Fragmenty helis H43 i H44 (nukleotydy w pozycjach 1051 1108, patrz rys. 3) wraz z fragmentem domeny VI i bia³kami L6, L11, L4 i L7/L12 tworz¹ centrum GTPazowe rybosomu (GAC, ang. GTPase-associated centre) (12,13). Centrum to odpowiedzialne jest za wi¹zanie czynników elongacyjnych BIOTECHNOLOGIA 1 (76) 186-196 2007 189

Kamilla B¹kowska- ywicka, Anna Kietrys (EF-G i EF-Tu), czynnika inicjuj¹cego IF-2 i czynnika uwalniaj¹cego RF3. Wszystkie te czynniki nale ¹ do bia³ek wykazuj¹cych w³aœciwoœci GTPazy. Druga wypuk³oœæ domeny II to helisa H38, która jest najd³u sz¹ nierozga³êzion¹ helis¹ w podjednostce. Rozpoczyna siê ona od strony zewnêtrznej 50S, zagina pod k¹tem oko³o 90 i kieruje w stronê ma³ej podjednostki pomiêdzy domen¹ V 23S rrna a cz¹steczk¹ 5S rrna. Tworzy w ten sposób mostek miêdzy podjednostkami, B1a, w który ze strony podjednostki 30S zaanga owane s¹ bia³ka S13 i S19. Ponadto, nukleotydy 881-883 oraz 898-899 oddzia³uj¹ odpowiednio z nukleotydami 17-19 pêtli DHU oraz nukleotydem 56 pêtli T C cz¹steczki trna w miejscu A (patrz fragment 3 na rys. 3). Trzeci region domeny II (helisy H32 H35.1) skierowany jest dok³adnie w kierunku ma³ej podjednostki. Jego koniec, pêtla helisy H34, oddzia³uje bezpoœrednio z helis¹ h20 i bia³kiem S15 ma³ej podjednostki, tworz¹c mostek B4 (4). Znaczny fragment domeny II tworzy równie œciany tunelu wyjœcia polipeptydu (7). Z domen¹ t¹ oddzia³uje a 15 rybosomalnych bia³ek du ej podjednostki (2,8). S¹ to bia³ka L1, L3, L4, L6, L9, L10, L11, L13, L15, L30, wykazuj¹ce silne oddzia³ywania z nukleotydami 23S rrna oraz bia³ka L2, L5, L18 i L12, oddzia³uj¹ce s³abiej z L-rRNA w obrêbie tej domeny. Rys. 3. Schemat struktury drugorzêdowej domeny II 23S rrna. Pogrubion¹ lini¹ zaznaczone zosta³y sekwencje konserwatywne. Na powiêkszonych fragmentach wyró niono nukleotydy oddzia³uj¹ce z czynnikiem elongacyjnym (EF-G), trna w miejscu A (A-tRNA) oraz tworz¹ce mostki (B1a, B4). 190 PRACE PRZEGL DOWE

Molekularne podstawy biosyntezy bia³ka funkcja 23S rrna 2.3. Domena III L-rRNA Domena III jest zwart¹, globularn¹ domen¹, sk³adaj¹c¹ siê z helis H47 H60 (2). Zajmuje ona spodni¹ lew¹ czêœæ du ej podjednostki. Kszta³tem przypomina czteroramienn¹ gwiazdê, której wierzcho³ki stanowi¹ helisy: H48, H52, H57 i H58. Najbardziej rozleg³e oddzia³ywania domeny III maj¹ miejsce z fragmentami domen I, IV i VI, natomiast w przeciwieñstwie do pozosta³ych domen tylko w niewielkim stopniu oddzia³uje z domen¹ V. Strukturê tej domeny stabilizuj¹ oddzia³ywania z czterema bia³kami, tj. z L2, L3, L22 oraz L23 (2,8) a fragmenty domeny II w obrêbie nukleotydów 1262-1621 tworz¹ tunel wyjœcia polipeptydu (rys. 4) (7). 2.4. Domena IV L-rRNA Domena IV zbudowana jest z helis H61 H71. Zajmuje ona wiêksz¹ czêœæ p³aszczyzny podjednostki 50S, która oddzia³uje z 30S (2). Tworzy ona du y przek¹tny p³at p³askiej powierzchni rybosomu i ³¹czy siê z domenami III ivpozewnêtrznej stronie rybosomu. Rys. 4. Schemat struktury drugorzêdowej domeny III 23S rrna. Pogrubion¹ lini¹ zaznaczone zosta³y sekwencje konserwatywne. Na powiêkszonych fragmentach wyró niono nukleotydy oddzia³uj¹ce z bia³kami rybosomalnymi (szare kwadraty) oraz nukleotydy tworz¹ce tunel wyjœcia polipeptydu (szare obramowanie). BIOTECHNOLOGIA 1 (76) 186-196 2007 191

Kamilla B¹kowska- ywicka, Anna Kietrys Helisy H67 H71 stanowi¹ najwa niejsz¹ czêœæ domeny IV i formuj¹ brzeg szczeliny miejsca aktywnego (patrz powiêkszony fragment na rys. 5). W tym rejonie domeny IV wystêpuj¹ liczne interakcje miêdzy 23S rrna a innymi czynnikami bior¹cymi udzia³ w biosyntezie bia³ka. Piêæ spoœród nukleotydów helisy H68 jest zaanga owanych w oddzia³ywania z ³odyg¹ akceptorow¹ cz¹steczki trna znajduj¹cej siê w rybosomalnym miejscu E (4,14). Ponadto, czêœæ akceptorowa cz¹steczki trna w miejscu A jest stabilizowana poprzez interakcje z nukleotydami 1942 i 1943 helisy H71 (4). Stwierdzono równie interakcje helis H69 i H70 po³o onych w centralnym miejscu brzegu szczeliny z ³odyg¹ DHU cz¹steczki trna, zajmuj¹cej zarówno miejsce A (nukleotydy 11 i 12 trna oddzia³uj¹ z nukleotydami 1914 i 1915 23S rrna; nukleotydy 25 i 26 trna oddzia³uj¹ z nukleotydami 1913 i 1914 23S rrna (4)), jak i miejsce P (nukleotydy 12 i 13 trna oddzia³uj¹ z nukleotydami 1908 i 1909 23S rrna; nukleotydy 25 i 26 trna oddzia³uj¹ z nukleotydami 1922 i 1923 23S rrna (4,15,16)). W interakcjach z cz¹steczk¹ trna zajmuj¹c¹ rybosomalne miejsce P bior¹ równie udzia³ nukleotydy w pozycjach: 1916, 1918, 1926 (17,18) oraz 1924 (15). Niezwykle wa na helisa H69 (nukleotydy 1912-1913, 1918) oddzia³uje równie z helis¹ h44 16S rrna w pozycjach 1409-1410 oraz 1495-1496, tworz¹c mostek B2a miêdzy podjednostkami (19). Fakt ten mo e mieæ znacz¹cy wp³yw na dynamikê translacji, a szczególnie na sam mechanizm translokacji cz¹steczek trna. W rejonie Rys. 5. Schemat struktury drugorzêdowej domeny IV 23S rrna. Pogrubion¹ lini¹ zaznaczone zosta³y sekwencje konserwatywne. Na powiêkszonych fragmentach wyró niono nukleotydy oddzia³uj¹ce z trna w miejscu A, P oraz E (A-tRNA, P-tRNA, E-tRNA), bia³kami rybosomalnymi (L2), nukleotydy tworz¹ce mostki (B2a, B2b, B2c, B3, B7a) oraz tunel wyjœcia polipeptydu (szare obramowanie). 192 PRACE PRZEGL DOWE

Molekularne podstawy biosyntezy bia³ka funkcja 23S rrna tym istnieje ponadto 6 innych mostków spinaj¹cych obie podjednostki (4,19). S¹ to: 1) mostek B2b, tworzony poprzez oddzia³ywania helis H67, H69 oraz H71 23S rrna z fragmentami helis H24 i H45 16S rrna, 2) mostek B2c, w którego udzia³ zaanga- owane s¹ H66 i H67 oraz H24 i H27, 3) mostek B3, pomiêdzy H71 i H44, 4) mostek B5, tworzony zarówno dziêki oddzia³ywaniom RNA-RNA (H62, H64 i H71 wi¹ ¹ siê z H44) jak i bia³ko-rna (L14-H44), 5) mostek B6, w którym oddzia³uj¹ helisy H62 z H44 oraz bia³ko L19 z helis¹ H44, oraz 6) mostek B7a, tworzony dziêki interakcjom helisy H68 z helis¹ H23. Fragment domeny IV zawieraj¹cy helisy H67 H71 to jeden z niewielu regionów 23S rrna, który nie jest stabilizowany przez bia³ka rybosomalne. W obrêbie ca³ej domeny, jedynie nukleotydy 1654-1660 oraz 1992-2000 helisy H61 wykazuj¹ oddzia³ywania z bia³kiem rybosomalnym L3, helisa H66 wi¹ e bia³ko L2, a helisa H62 odpowiada za interakcje z bia³kiem L14 (4,8). 2.5. Domena V L-rRNA Domena V, zawieraj¹ca helisy H72 H93, jest umiejscowiona pomiêdzy domenami IV i II. Oddzia³uj¹ z ni¹ bia³ka L2, L3, L5, L15, L18 oraz L22 (2,8). Domenê V mo na podzieliæ na trzy strukturalne regiony. Pierwszy rozpoczyna siê helis¹ H75 i tworzy miejsce wi¹zania bia³ka L1. Drugi zawiera helisy H80 H88, po³o ony jest miêdzy cz¹steczk¹ 5S rrna i domen¹ II. Trzeci region (helisy H89 H93) rozci¹ga siê w kierunku domeny VI i pomaga stabilizowaæ miejsce wi¹zania czynnika elongacyjnego EF-G w rybosomie (20). Wykazano równie, e helisy H80 i H93 23S rrna s¹ zaanga owane w oddzia³ywania z koñcem 3 CCA cz¹steczek trna zajmuj¹cych rybosomalne miejsca P i E, natomiast nukleotydy tworz¹ce helisê H89 silnie oddzia³uj¹ z pêtl¹ T C oraz koñcem CCA cz¹steczki trna w miejscu A (4,15-18,21) (rys. 6). Centralna pêtla domeny V, któr¹ otaczaj¹ helisy H73, H74, H89, H90 i H93 stanowi najwa niejszy region du ej podjednostki rybosomalnej. Stanowi ona centrum peptydylotransferazowe (PTC, ang. peptidyltransferase center), którego zasadnicz¹ funkcj¹ jest synteza wi¹zania peptydowego w rybosomie, a zatem ³¹czenie wi¹zaniami kowalencyjnymi kolejnych reszt aminokwasowych i tworzenie ³añcucha polipeptydowego (22 i prace tam cytowane). Drug¹ fundamentaln¹ reakcj¹ prowadzon¹ przez PTC jest uwalnianie utworzonego polipeptydu z peptydylo-trna podczas terminacji translacji (23). Sugeruje siê udzia³ konserwatywnego nukleotydu A2602 w tej reakcji (24). Miejsce aktywne rybosomu jest zbudowane wy³¹cznie z rrna (2,25). Najbli sze z bia³ek nie znajduje siê w takiej odleg³oœci do centrum aktywnego PTC, aby mog³o pe³niæ aktywn¹ funkcjê jako katalizator w reakcji syntezy wi¹zania peptydowego (7,22). Dziêki temu mo emy umieœciæ rybosom na liœcie naturalnie wystêpuj¹cych rybozymów. BIOTECHNOLOGIA 1 (76) 186-196 2007 193

Kamilla B¹kowska- ywicka, Anna Kietrys Rys. 6. Schemat struktury drugorzêdowej domeny V 23S rrna. Pogrubion¹ lini¹ zaznaczone zosta³y sekwencje konserwatywne. Na powiêkszonych fragmentach wyró niono nukleotydy oddzia³uj¹ce z trna w miejscu A, P i E (A-tRNA, P-tRNA, E-tRNA), bia³kami rybosomalnymi (L2, L3), czynnikiem elongacyjnym (EF-G) oraz nukleotydy tworz¹ce tunel wyjœcia polipeptydu (szare obramowanie). 2.6. Domena VI L-rRNA Najmniejsza z domen 23S rrna, domena VI, zbudowana jest z helis H94 H101 i tworzy du ¹ czêœæ powierzchni podjednostki bezpoœrednio poni ej s³upka L7/L12 (2). Domena ta kszta³tem przypomina literê X. Najbardziej interesuj¹cym fragmentem tej domeny jest domena sarcyny-rycyny (SRL, ang. sarcin-ricin loop) wchodz¹ca 194 PRACE PRZEGL DOWE

Molekularne podstawy biosyntezy bia³ka funkcja 23S rrna Rys. 7. Schemat struktury drugorzêdowej domeny VI 23S rrna. Pogrubion¹ lini¹ zaznaczone zosta³y sekwencje konserwatywne. Na powiêkszonych fragmentach wyró niono nukleotydy oddzia³uj¹ce z czynnikiem elongacyjnym (EF-G, EF-Tu) oraz oddzia³uj¹ce z bia³kami rybosomalnymi (L3, L14). w sk³ad centrum GTP-azowego, któr¹ kszta³tuje helisa H95 (patrz powiêkszony fragment na rys. 7). Stwierdzono, e rybosomy ulegaj¹ ca³kowitej inaktywacji po hydrolizie tylko jednego wi¹zania fosfodiestrowego w tej pêtli rybotoksyn¹ -sarcyn¹ (przecina wi¹zanie fosfodiestrowe po stronie 3 nukleotydu G2661) lub po depurynacji nukleotydu A2660 N-glikozydaz¹ rycyn¹ (26 i prace tam cytowane). SRL jest zasadnicza dla wi¹zania czynników elongacyjnych EF-G (nukleotydy 2655 i 2659-2663, (16,20)) i EF-Tu (nukleotydy 2654-2665, (27,28)) oraz czynnika inicjuj¹cego IF-2 (29). 3. Podsumowanie W roku 2007 mija 7 lat od rozwi¹zania struktury krystalicznej rybosomu prokariotycznego. Dziœ, w rezultacie wielu badañ, dysponujemy o wiele wiêksz¹ wiedz¹ na temat tej moleku³y, bardzo z³o onej zarówno pod wzglêdem strukturalnym jak i funkcjonalnym. Postêp wiedzy z zakresu struktury jak i funkcji rybosomu otwiera w niezbyt odleg³ej perspektywie mo liwoœci jej aplikacyjnego wykorzystania. Uzyskan¹ now¹ wiedzê bêdzie mo na wykorzystaæ dla celowej regulacji biosyntezy na du ¹ skalê okreœlonych bia³ek, np. o znaczeniu terapeutycznym, kosmetycznym, czy pomocnych w wytwarzaniu ywnoœci funkcjonalnej. Praca finansowana z grantu MNiSW nr 2 P06A 015 29. Literatura 1. B¹kowska K., (2005), Biotechnologia, 2, 69, 206-214. 2. Ban N., et al., (2000), Science, 289, 5481, 905-920. 3. Dudziñska B., Twardowski T., (2001), Postêpy Biochemii, 47, 1, 19-29. 4. Yusupov M. M., et al., (2001), Science, 292, 5518, 883-896. BIOTECHNOLOGIA 1 (76) 186-196 2007 195

Kamilla B¹kowska- ywicka, Anna Kietrys 5. Mankin A. S., (2006), Trends Biochem. Sci., 31, 1, 11-13. 6. Tenson T., Ehrenberg M., (2002), Cell, 108, 5, 591-594. 7. Nissen P., et al., (2000), Science, 289, 5481, 920-930. 8. Klein D. J., Moore P. B., Steitz T. A., (2004), J. Mol. Biol., 340, 1, 141-177. 9. Brodersen D. E., et al., (2002), J. Mol. Biol., 316, 3, 725-768. 10. Brodersen D. E., Nissen P., (2005), Febs J., 272, 9, 2098-2108. 11. Wilson D. N., Nierhaus K. H., (2005), Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol., 40, 5, 243-267. 12. Sergiev P. V., et al., (2005), J. Biol. Chem., 280, 36, 31882-31889. 13. Sergiev P. V., Bogdanov A. A., Dontsova O. A., (2005), FEBS Lett., 579, 25, 5439-5442. 14. Feinberg J. S., Joseph S., (2001), Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 98, 20, 11120-11125. 15. Spahn C. M., et al., (2001), Cell, 107, 3, 373-386. 16. Dudzinska-Bajorek B., Bakowska K., Twardowski T., (2006), J. Plant Physiol., 163, 4, 463-474. 17. Bocchetta M., Xiong L., Mankin S., (1998), Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 95, 3525-3530. 18. Moazed D. N. H., (1991), Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 88, 3725-3728. 19. Gao H., et al., (2003), Cell, 113, 6, 789-801. 20. Wilson K. S., Nechifor R., (2004), J. Mol. Biol., 337, 1, 15-30. 21. Moore P. B., Steitz T. A., (2002), Nature, 418, 6894, 229-235. 22. B¹kowska- ywicka K., Tyczewska A., Twardowski T., (2006), Postêpy Biochemii, 52, 2, 166-172. 23. Polacek N., Mankin A. S., (2005), Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol., 40, 5, 285-311. 24. Polacek N., et al., (2003), Mol. Cell., 11, 1, 103-112. 25. Harms J., et al., (2001), Cell, 107, 5, 679-688. 26. Bohun E., Twardowski T., (1993), Acta Biochim. Pol., 40, 1, 12-16. 27. Stark H., et al., (2002), Nat. Struct. Biol., 9, 11, 849-854. 28. Valle M., et al., (2003), Nat. Struct. Biol., 10, 11, 899-906. 29. La Teana A., Gualerzi C. O., Dahlberg A. E., (2001), Rna, 7, 8, 1173-1179. 30. http://www.rna.icmb.utexas.edu 31. http://www.rcsb.org/pdb 196 PRACE PRZEGL DOWE