lecture 3 2006

А.С. Спирин

2006 г.

Лекция № 3

Рибосома: структура

PROKARYOTIC TYPERIBOSOMES:

EUKARYOTIC TYPERIBOSOMES:

CYTOPLASMIC 80SRIBOSOMES

OF ANIMALS, FUNGIAND PLANTS

4 10 6

250 - 300 Å

1 : 1

70S RIBOSOMESOF EUBACTERIA,

BLUE-GREEN ALGAEAND CHLOROPLASTS

2.5 10 6

200 - 250 Å

2 : 1

MITOCHONDRIAL75S RIBOSOMES

OF FUNGI

MITOCHONDRIAL55S RIBOSOMES

("MINIRIBOSOMES")OF MAMMALS

MOL. MASS,DALTONS

SIZE

RNA : PROTEIN,W/W

70S RIBOSOMES OF ARCHAEA

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ РИБОСОМ

ИЗОЛИРОВАННЫЕ РИБОСОМЫEscherichia coli

СЕДИМЕНТАЦИОННЫЕ ДИАГРАММЫ РИБОСОМНЫХЧАСТИЦ E. coli ПРИ РАЗЛИЧНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЯХ Mg 2+

70S при 10 mM Mg 2+ и 50S+30S при 1mM Mg 2+

70S

50S + 30S

70 S

30 S

N a , L i

K , N HU R E A

+ +

+ +

4

+

M g , C aP O LYA M IN E SE T H A N O L ,M E T H A N O L

2 + 2 +

50 S

ДИССОЦИАЦИЯ - РЕАССОЦИАЦИЯ РИБОСОМ

30S РИБОСОМНАЯ СУБЧАСТИЦА

70S РИБОСОМА - АССОЦИАТ ДВУХ СУБЧАСТИЦ

КОНТУРЫ ДВУХ РИБОСОМНЫХ СУБЧАСТИЦ 70S РИБОСОМЫ В ДВУХ ПРОЕКЦИЯХ

Сравнение размеров и формы рибосомных субъединици их изолированных РНК в компактной конформации

50S 23S РНК

30S 16S РНК

ВТОРИЧНАЯ CТРУКТУРА 16S РНК

ВТОРИЧНАЯ СТРУКТУРА РНК:

«ДЕФЕКТЫ» ДВОЙНЫХ СПИРАЛЕЙ

И ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ДВУСПИРАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ

(1) Нестандартные спаривания и «противостояния» в двойной спирали.

(2) Выпетливания 1 – 3 нуклеотидов одной из спаренных цепей в двойной спирали.

(3) Большие боковые выпетливания и «разветвления» двойных спиралей.

(4) «Прерывающиеся» («составные») двойные спирали.

(5) Псевдоузлы (Preudoknots).

(6) «Тетрапетли» (Tetraloops).

(7) Однотяжевые спирали.

(8) Тройные спиральные участки.

РЕЗКИЙ ПОВОРОТ ДВОЙНОЙ СПИРИЛИ В МЕСТЕ ТРЕХНУКЛЕОТИДНОГО ВЫПЕТЛИВАНИЯ GAA

(KINK-TURN)

6.4. From Moore and Steitz (2003) Ann. Rev. Biochem. 72: 813-850; Fig. 2. Original from Klein et al. (2001) EMBO J. 20: 4214-4221.

UNCG TETRALOOP

Fig. 6.6. From Varani et al. (1991) Biochemistry 30: 3280-3289; (1995) J. Mol. Biol. 250: 333-353.

RICIN/SARCIN LOOP OF 23S/28S rRNA

2660

2650 2670

AGCAU

GAUCCU

GAGGA

CCGGA

tritinapurinic site specific lyase

RICIN/SARCIN LOOP OF 23S/28S rRNA

Y. Endo and K. Tsurugi (1987) . , 8128-8130;

J. Biol. Chem 262(1988) . , 8735-8739.

T. Ogasawara et al. (1999) , 6522-6531.J. Biol. Chem

EMBO J.263

18

AG

AG

GG

CA

GNRA tetraloop

Side G loop

Non-canonic pairs

Fig. 6.5.

ПСЕВДОУЗЛЫ

6.7. From Pleij (1993) In “The RNA World”, CSHL Press, 609-613; Fig. 1 A, B.

ТРЕТИЧНАЯ СТРУКТУРА РНК: дальние взаимодействия,

обеспечивающие компактное сворачивание РНК

(1) Уотсон-Криковское спаривание отдаленных участков цепи.Образование черешков и доменов.

(2) «Дальние» псевдоузлы: спаривание торцевых петель с дальними однотяжевывми участками.

(3) Коаксиальный стэкинг двойных спиралей.

(4) «Рибозные застежки».

(5) Взаимодействия тетрапетли с малым желобком двойной спирали.

(6) «А-минорные» взаимодействия.

(7) Mg-ионные мостики между фосфатами.

ДОМЕННАЯ CТРУКТУРА 16S РНК

ТРЕТИЧНАЯ СТРУКТУРА 16S РИБОСОМНОЙ РНК

Structure of the 30S ribosomal subunitB.T. Wimberly, D.E. Brodersen, W.M. Clemons Jr, R.J. Morgan-Warren, A.P. Carter,

C. Vonrhen, T. Hartch, V. RamakrishnanNature 407: 327-339 (2000)

Mg-ИОННЫЙ МОСТИК (Mg2+ CLUSTER)МЕЖДУ ДАЛЬНИМИ УЧАСТКАМИ ЦЕПИ РНК

6.13. From Hansen et al., (2001) CSHS 66, 33-42; Fig. 2.

«РИБОЗНАЯ ЗАСТЕЖКА» (RIBOSE ZIPPER) МЕЖДУ ОДНОТЯЖЕВЫМИ УЧАСТКАМИ ЦЕПИ

From Nissen et al. (2001) PNAS 98: 4899-4903; Fig. 1c.

«А-минорное» взаимодействие:

Аденозин укладывается в малый желобок двойной спирали с образованием четырех водородных связей

«А-минорное» взаимодействие между спиралями 23S рибосомной РНК:

Одноцепочечный участок взаимодействует своими аденозинами с малыми желобками спиралей Н89 и Н90 и скрепляет их вместе

6.15. From Nissen et al. (2001) PNAS 98: 4899-4903; Fig. 2c.

«А-минорное» взаимодействие между спиралями 23S рибосомной РНК:

4 стэкингованных аденозина противоположных цепей спирали Н68 домена IV укладывается в малый желобок спирали H75 домена V

6.16. From Nissen et al. (2001) PNAS 98: 4899-4903; Fig. 2a.

«А-минорное» взаимодействие между спиралями рибосомной РНК:

Спираль 5S РНК и спираль Н38 23S РНК взаимодействуют своими тройками стэкингованных аденозинов

6.20. From Nissen et al. (2001) PNAS 98: 4899-4903; Fig. 3b.

Домены рибосомной 23S РНК

PTC

PTC – ПЕПТИДИЛ-ТРАНСФЕРАЗНЫЙ ЦЕНТР 50S РИБОСОМНОЙ СУБЪЕДИНИЦЫ

ТРЕТИЧНЫЕ СТРУКТУРЫ ДВУХ РИБОСОМНЫХ РНК

M.M. Yusupov, G.Zh. Yusupova, A. Baucom, K. Lieberman, T.N. Earnest, J.H.D. Cate, H.F. Noller (2001) Science 292: 883-896

БЕЛКИ 30S СУБЧАСТИЦЫE.coli

БЕЛКИ 50S СУБЧАСТИЦЫE.coli

ТОТАЛЬНЫЙ БЕЛОК 70S РИБОСОМЫE.coli

ТРЕТИЧНАЯ СТРУКТУРА 16S РНК (вверху) ИТРЕТИЧНАЯ И ЧЕТВЕРТИЧНАЯ СТРУКТУРЫ 30S РИБОСОМНОЙ

СУБЧАСТИЦЫ (внизу)

B.T. Wimberly, D.E. Brodersen, W.M. Clemons, R.J. Morgan-Warren, A.P. Carter, C. Vonrhein, T.Hartsch, V. Ramakrishnan (2000) Nature 407: 327-339

БОКОВАЯ И ВНЕШНЯЯ ПОВЕРХНОСТИ 50S РИБОСОМНОЙ СУБЧАСТИЦЫ

N. Ban, P. Nissen, J. Hansen, P. Moore, T. Steitz (2000) Science 289: 920-930

СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ РИБОСОМ:

Диссоциация

Разборка (раздевание) субъединиц

Разворачивание субъединиц

СХЕМА РАЗБОРКИ 30S СУБЧАСТИЦЫ

S4 S17 S8 S15 S7

S16

S9S20

S12S5

S11

S21

S6:S18

S14

S1

S19

S10

S2

S3

S13

30S RNP

28S RNP

25S RNP

23S RNP

22S RNA

Step I (+6 proteins)

Step II (compactization)

Step III (+9 proteins)

DOMAIN IIIDOMAIN IIDOMAIN I

16 S RNA

Step IV (+5 or 6 proteins)

SEDIMENTATIONCOEFFICIENT IN

RECONSTITUTION BUFFER:

СХЕМА САМОСБОРКИ 30S СУБЧАСТИЦЫ

СХЕМА РАЗВОРАЧИВАНИЯ РИБОСОМНОЙ 50S СУБЧАСТИЦЫВ РИБОНУКЛЕОПРОТЕИДНЫЙ ТЯЖ ПРИ УДАЛЕНИИ Mg 2+ И СОЛЕЙ

Fig. 6.10.

70S РИБОСОМА - АССОЦИАТ ДВУХ СУБЧАСТИЦ

GAAA tetraloop

Double helixTetraloop receptor

of small groove of double helix

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТЕТРАПЕТЛИ С МАЛЫМ ЖЕЛОБКОМ ДВОЙНОЙ СПИРАЛИ РНК

ТРЕТИЧНАЯ СТРУКТУРА 16S РИБОСОМНОЙ РНК


Компактные домены:

I II

III


КОНТАКТИРУЮЩАЯ ПОВЕРХНОСТЬ 50S РИБОСОМНОЙ СУБЧАСТИЦЫ

ТРЕТИЧНАЯ И ЧЕТВЕРТИЧНАЯ СТРУКТУРЫ 70S РИБОСОМЫВ ДВУХ ПРОЕКЦИЯХ


ТРЕТИЧНАЯ СТРУКТУРА 23S РНК 50S РИБОСОМНОЙ СУБЧАСТИЦЫ


lecture 3 2006

Documents