Изучение субстратной специфичности фосфодиэстеразы из клеток асцитной карциномы Кребс II, катализирующей гидролиз ковалентной связи между белком ВПг и РНК пикорнавирусов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.10, кандидат химических наук Гулевич, Андрей Юрьевич

• Гулевич, Андрей Юрьевич
• кандидат химических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат химических наук Гулевич, Андрей Юрьевич

1. Список используемых сокращений

2. Введение

3. Рибонуклеазы эукариот и пути распада мРНК (Обзор литературы)

3.1. Рибонуклеазы эукариот

3.2. Механизмы распада мРНК в эукариотах

4. Результаты и их обсуждение

4.1. Субстраты "расщепляющего" фермента.

4.2. Анализ активности фермента

4.3. Выделение 'расщепляющего" фермента из клеток асцитной карциномы мышей Кребс II.

4.4. Фермент, отщепляющий ВПг от пикорновирусной РНК представитель фосфодиэстераз нового типа.

4.5. Определение минимального размера нуклеиновой части субстрата "расщепляющего" фермента.

4.6. Доказательство специфичности гидролиза "расщепляющим" ферментом «межполимерной» фосфодиэфирной связи.

4.7. Возможная роль "расщепляющего" фермента в цикорнавирусной инфекции и эукариотической клетке.

5. Экспериментальная часть

1. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

В работе использованы следующие сокращения: б.о.е. бляшкообразующая еденица

БСА бычий сывороточный альбумин

ВПг вирусный белок связанный с геномом

ВЭЖХ высокоэффективная жидкостная хроматография

ВЭМК вирус эндефаломиокардита

ГСЭГФПК М-гидроксисукцинимид гидроксифенилпропионовой кислоты додецилсульфат натрия дитиотрейтол единица килодальтон

Импульсов/мин пептид, полученный обработкой белка ВПг протеиназой К

ПААГ полиакриламидный гель рСр цитидин-б^З'-дифосфат р11р уридин-5' ,3' -дифосфат

ПБ полибуфер

ПБИ полибуфер-ионообменник ПЭИ-целлюлоза полиэтиленимин-целлюлоза

ПЭГ-6000 полиэтиленгликоль Мг=6000 ТЕМЕД -тетраметилэтилендиамин

Трис 2-амино-2-(гидрокси-метил)- 1,3-пропандиол

ТСХ тонкослойная хроматография

ФДЭ I фосфодиэстераза змеиного яда

ФМСФ фенилметансульфонилфторид

ИЕРЕЯ М-2-гидроксиэтилпиперазин->Г -этансульфо кислота

ЭДТА этилендиаминтетрауксусной кислоты динатриевая соль дсн дтт ед. кВа ерш. Кп

Заключение диссертации по теме «Биоорганическая химия», Гулевич, Андрей Юрьевич

6. выводы

1. С использованием в качестве субстратов избирательно и высокоэффективно радиоактивно меченных по пептидной части ковалентных комплексов ВПг-РНК и Кп-РНК вируса энцефаломиокардита получен и охарактеризован препарат фосфодиэстеразы из клеток асцитной карциномы Кребс II мышей, гидролизующей связь между белком (пептидом) и РНК.

2. Установлено, что соединение белка ВПг и 5'-концевого тринуклеотида рирИрОр не гидролизуется ферментом. Белок ВПг экранирует концевой олигонуклеотид, блокируя связывание фермента с субстратом.

3. Установлено, что соединение Кп-рир11рОр является хорошим субстратом для фермента, в то время как соединение Кп-р11р гидролизуется ферментом медленно, а соединение Кп-ри им не гидролизуется. Таким образом, 5'-концевой уридиндифосфат, связанный с К-пептидом(ами), является минимальным фрагментом нуклеиновой части комплекса, придающим ему свойства субстрата исследумой фосфодиэстеразы. На основании собственных и литературных данных сделан вывод о том, что удлинение нуклеиновой части «узлового» фрагмента комплекса ведет к росту эффективности ферментативной реакции.

4. Установлено, что фермент проявляет специфичность именно к «узловой» фосфодиэфирной связи, образованной остатком тирозина и 5"-концевой уридиловой кислотой, в исследуемых субстратах.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Гулевич, Андрей Юрьевич, 2000 год

1. Lee, Y.F., Nomoto, A., Wimmer, Е. II Progr. Nucl. Acid. Res. Mol. Biol. 1976. V. 19. P. 89-96.

2. Flanegan, J.B., Petterson, R.F., Ambros, V., Hewlet, M.G., Baltimore, D. II Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1977. 74. P. 961-965.

3. Sangar, D.V., Rowlands, D.L., Harris, T.J.R., Brown, F. II Nature. 1977. V. 268. P. 648-650.

4. Дрыгин Ю.Ф., Вартапетян А.Б., Чумаков KM. // Мол. Биол. 1979. V. 13. P. 777-787.

5. Takegami, Т., Semler, B.L., Anderson, C.W., Wimmer, E. II Virology. 1983. V. 128. P. 33-47.

6. Vartapetian, A.B., Koonin, E.V., Agol, V.I., Bogdanov, A.A. II EMBO J. 1984. V. 3. P. 2583-2588.

7. Hewlet, M.J., Rose, J.K., Baltimore, D. II Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1976. V. 73. P. 327-330.

8. Ambros, V., Petterson, R.F., Baltimore, D. II Cell. 1978. V. 15. P. 1439-1446. 9Дрыгин, Ю.Ф., Сиянова, Е.Ю. II Биохимия. 1986. V. 51. P. 249-258.

9. Crawford N.M., Baltimore, D. I/ Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1983. V. 80 P. 7452-7455.

10. Rueckert R.R. Picornaviridae: the viruses and their replication. In Fields B.(ed.), Virology. Raven Press, New York, N.Y., 1996, P. 609-654.

11. Sporn, M.B., Lazarus, H.M., Smith, J.M., Henderson, W.R. //Biochemistry. 1969. V. 8. P. 1698-1706.

12. Kumagi, H., Igarshi, K, Tanaka, K., Nakao, H., Hirose, S. II Biochim. Biophys. Acta. 1979. V. 566. P. 192-199.

13. NingKwan, C. II Biochim. Biophys. Acta, 1977. V. 479. P. 322-331.

14. Kumagi, H., Nakamura, M., Ozaki, N., Igarshi, K., Hirose, S. II Biochim. Biophys. Acta, 1985. V. 827. P. 431-438.

15. Futai, M., Mizuno, D. II J. Biol. Chem. 1967. V. 242. P. 5301-5307.

16. Schroder, HC., Zahn, R.K., Dose, K, Muller, W.E.G. II J. Biol. Chem. 1980. V. 255. P. 4535-4538.

17. Ohtaka, F., Uchida, K„ Sakai, T. II J. Biochem. 1963. V. 54. P. 322-327.

18. Shetty, J.K., Weaver, R.C., Kinsella, J.E. II Biochem. J. 1980. V. 189. P. 363-366.

19. Oka, J., Ueda, K, Hayaishi, O. II Biochem. Biophys. Res. Commun. 1978. V. 80. P. 841-848.

20. Ballario, P., Bergami, M„ Pedone, F. II Anal. Biochem. 1977. V. 80. P. 646-651.

21. Philipps, G.R. //Biochim. Biophys. Acta. 1976. V. 432. P. 237-244.

22. Zielinski, W.S., Niewiarowski, W. II Nucl. Acid. Res. 1981. V. 9. P. 235-237.

23. Margison, G.P., O^Connor, P.J., Cornish-Bowden, A. II Biochem. J. 1975. V. 151. P. 249-256.

24. Flanagan, P.R., Zbarsky, S.H. //Biochem. J. 1974. V. 142. P. 545-553.

25. Miller, H.I., Perkins, LA., Rosenfeld, M.G. //Biochemistry 1975. V. 14. P. 19641970.

26. Rech, J., Cathala, G., Jeanteur, P. //Nucl. Acid. Res. 1976. V.3. P. 2055-2065.

27. Rech, J., Cathala, G., Jeanteur, P. II J. Biol. Chem. 1980. V. 255. P. 6700-6706.

28. Eder, P.S., Walder, JA. II J. Biol. Chem. 1991. V. 266. P. 6472-6479.

29. Eder, P.S., Walder, R. Y„ Walder, JA. II Biochimie. V. 1993. V. 75. P. 123-126.

30. Frank, P., Albert, S„ Cazenave, C„ Toulme, J.J. //Nucl. Acid. Res. 1994. V. 22. P. 5247-5254.

31. Busen, W., Peters, J.H., Hausen, P. //Eur. J. Biochem. 1977. V. 74. P. 203-208.

32. Robertson, H.D., Altman, S„ Smith, J.D. II J. Biol. Chem. 1972. V. 247. P. 52435251.

33. Talbot, S.J., Altman, S. II Biochemistry. 1994. V. 33. P. 1399-1405.

34. Altman, S. II J. Biol. Chem. 1990. V. 265. P. 20053-20056.

35. Guerrier-Takada, C., Gardiner, K., Marsh, T., Pace, N., Altman, S. II Cell. 1983. V. 35. P. 849-857.

36. Yuan, Y„ Altman, S. //EMBO J. 1995. V. 14. P. 159-168.

37. Smith, D., Pace, N.R. //Biochemistry 1993. V. 32. P. 5273-5281.

38. Karwan, R. II Febs Lett. 1993. V.319. P. 1-4/

39. Muller, W.E.G. II Eur. J. Biochem. 1976. V. 70. P. 241-248.

40. Bachmann, M., Trautmann, F., Messer, R., Zahn, R.K., Meyer zum Buschenfelde, K.-H., Muller, W.E.G. II Eur. J. Biochem. 1983. V. 136. P. 447-451.

41. Pietrzak, M., Cundy, H., Maluszynski, M. II Biochim. Biophys. Acta. 1980. V. 614. P. 102-112.

42. Kanaya, S., Uchida, Т. II J. Biochem. 1981/V. 90. P. 473-481.

43. Sierakowska, H., Shugar, D. II Prog. Nucl. Acid. Res. Mol. Biol. 1977. V. 20. P. 59-130.

44. Безбородова, С.И. //Прикл. Биохимия и Микробиология. 1991. V. 27. Р. 308329.

45. Dalaly, В.К., Eitenmiller, R.R., Friend\ В.А., Shahani, K.M. II Biochim. Biophys. Acta. 1980. V. 615. P. 381-391.

46. Fett, J.W., Strydom, D.J., Lobb, R.R., Alderman, E.M., Bethune, J.L., Riordan, J.F., Vallee, B.L. //Biochemistry. 1985. V. 24. P. 5480-5486.

47. Shapiro, R., Strydom, D.J., Olsen, К.A., Vallee, B.L. II Biochemistry. 1987. V. 26. P. 5141-5146.

48. Strydom, D.J., Fett, J.W., Lobb, R.R., Alderman, E.M., Bethune, J.L., Riordan, J.F., Vallee, B.L. //Biochemistry. 1985. V. 24. P. 5486-5494.

49. Shapiro, R., D.J., Riordan, J.F., Vallee, B.L. II Biochemistry. 1986. V. 25. P. 3527-3532.

50. Shapiro, R„ Vallee, B.L. II Proc. Natl. Acad. Sei. USA. 1987. V. 84. P. 22382241.

51. Gullberg, U., Widegren, В., Arnason, U., Egesten, A., Olsson, I. II Biochem. Biophys. Res. Commun. 1986. V. 139. P. 1239-1242.

52. Sorrentino, S., Glitz, D.G., Hamann, K.J., Loegering, DA., Checkel, J.L., Gleich, G.J. //J. Biol. Chem. 1992. V. 267. P 14859-14865.

53. Sorrentino, S., Libonati, M. II Febs. Lett. 1997. V. 404. P .1-5.

54. Власов, A.B. II Биохимия. 1998. V. 63. P. 1587-1599.

55. Schroeder, H.C., Dose, K„ Zahn, R.K., Mueller, W.E.G. II J. Biol. Chem. 1980. V. 255. P. 5108-5112.

56. Peebles, C.L., Gegenheimer, P., Abelson, J. II Cell. 1983. V. 32. P. 525-536.

57. Stange, N. Gross, H.J., Beier, H. // EMBO J. 1988. V. 7. P. 3823-3828.

58. Attardi, D.G., Margarit, I., Tocchini-Valentini, G.P. II EMBO J. 1985. V. 4. P. 3289-3297.

59. Harada, F., Dahlberg, J.E. //Nucl. Acid. Res. 1975. V. 2. P. 865-871.

60. Tomkinson., A.E., Linn, S. //Nucl. Acid. Res. 1986. V. 14. P. 9579-9593.

61. Wang, E.C., Furth, J.J., Rose, J.A. //Biochemistry. 1978. V. 17. P. 544-549.

62. Vogt, V.M. II Eur. J. Biochem. 1973. V. 33. P. 192-200.

63. Oleson, A.E., Janski, A.M., Clark, E.T. II Biochim. Biophys. Acta. 1974. V. 366. P. 89-100.

64. Bernstain, P., Ross, J. II Trends Biochem. Sei. 1989. V. 14. P. 373-377.

65. Bernstain, P., Peltz, S. W„ Ross, J. II Mol. Cell Biol. 1989. V. 9. P. 659-670.

66. Zeevi, M., Nevins, J.R, Darnell, J.E. Jr. II Mol. Cell Biol. 1982. V. 2. P. 517-525.

67. Brewer, G., Ross, J. II Mol. Cell Biol. 1988. V. 8. P. 1697-1708.

68. Swartwout, S.G., Kinniburg, A.J. //Mol. Cell Biol. 1989. V. 9. P. 288-295.

69. Shyu, A.-B., Greenberg, M.E., Belasco, J.G. II Genes. Dev. 1989. V. 3. P. 60-72.

70. Pandey, N.B., Sun, J.-H., Marzluff, W.F. //Nucl. Acid. Res. 1991. V. 19. P. 56535659.

71. Peltz, S. W., Ross, J. II Mol. Cell Biol. 1987. V. 7. P. 4345-4356.

72. Shyu, A.-B., Belasco, J.G., Greenberg, M.E. II Genes. Dev. 1991. V. 5. P. 221231.

73. Alberta, J.A., Rundell, K„ Stiles, C.D. II J.Biol. Chem. 1994. V. 269. P. 45324538.

74. Chen, C.-Y., Chen, T.-M., Shyu, A.-B. //Mol. Cell Biol. 1994. V. 14. P. 416-426.

75. Lachman, H.M., Cheng, G., Skoultchi, A.I. II Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1986. V. 83. P. 6480-6484.

76. Fort, P., Rech, J., Vie, A., Piechaczyk, M., Bonnieu, A., Jeanteur, P., Blanchard, J.-M. //Nucl. Acid Res. 1987. V. 15. P. 5657-5667.

77. Schiavi, S.C., Wellington, C.L., Shyu, A.-B., Chen, C.-Y., Greenberg, M.E. II J. Biol. Chem. 1994. V. 269. P. 3441-3448.

78. Herrick, D., Ross, J. //Mol. Cell Biol. 1994. V. 14. P. 2119-2128.

79. Bachurski, C.J, Theodorakis, N.G., Coulson, R.M., Cleveland, D.W. II Mol. Cell Biol. 1994. V. 14 P. 4076-4086.

80. Peltz, S.W., He, F., Welch, E., Jacobson, A. II Prog. Nucl. Acid. Res. Mol. Biol. 1994. V. 47 P. 271-298.

81. Decker, C.J., Parker, R. II Genes. Dev. 1993. V. 7. P. 1632-1643.

82. Sachs, A.B., Davis, R.W., Kornberg, R.D. // Mol. Cell. Biol. 1987. V. 7. P. 32683276.

83. Allmang, C., Petfalski, E., Podtelejnikov, A., Mann, M., Tollervey, D., Mitchell, P. II Genes. Dev. 1999. V. 13. P. 2148-2158.

84. Mitchell, P., Petfalski, E., Shevchenko, A., Mann, M„ Tollervey, D. II Cell. 1997. P. 91. V. 457-466.

85. Mian, I.S. //Nucl. Acid. Res. 1997. V. 25. P. 3187-3195.

86. Zanchin, N.I., Goldfarb, D.S. //Nucl. Acid. Res. 1999. V. 27. P. 1283-1288.

87. Noguchi, E., Hayashi, N., Azuma, Y., Seki, T., Nakamura, M., Nakashima, N., Yanagida, M„ He, X., Mueller, U., Sazer, S., Nishimoto, T. II EMBO. J. 1996. V. 15. P.5595-5605.

88. Carpousis, A.J., van Houwe, G., Ehretsmann, C., Krish, H.M. II Cell. 1994. V. 76. P.889-900.

89. Larimer, F. W., Stevens, A. II Gene. 1990. V. 95. P. 85-90.

90. Muhlrad, D„ Decker, C.J., Parker, R. // Genes. Dev. 1994. V. 8. P. 855-866.

91. Hsu, C.L., Stevens, A. //Mol. Cell. Biol. 1993. V. 13. P. 4826-4835.

92. Furuichi, Y„ LaFiandra, A., Shatkin, A.J. //Nature. 1977. V. 266. P. 235-239.

93. Taneja, K.L., Lifshitz, L.M., Fay, F.S., Singer, R.H. II J. Cell. Biol. 1992. V. 119. P. 1245-1260.

94. Sachs, A.B., Davis, R.W. II Cell. 1989. V. 58. P. 857-867.

95. Stevens, A. II Mol. Cell. Biol. 1988. V. 8. P. 2005-2010.

96. Stevens, A. //Biochem. Biophys. Res. Commun. 1980. V. 96. P. 1150-1155.

97. Nuss, D.L., Alt schul er, R.E., Peterson, A.J. II J. Biol. Chem. 1982. V. 257. P. 6224-6230.

98. Blanc, A., Goyer, C., Sonenberg, N. II Mol. Cell Biol. 1992. V. 12. P. 33903398.

99. Masison, D.C., Blanc, A., Ribas, J.C., Carrol, K., Sonenberg, N., Wicker, R.B. II Mol. Cell Biol. 1995. V. 15. P. 2763-2771.

100. Blanc, A., Ribas, J.C., Wickner, R.B,. Sonenberg, N. II Mol. Cell Biol. 1994. V. 14. P. 2664-2674.

101. Muhlrad, D„ Parker, R. //Nature. 1994. V. 370. P. 578-581.

102. Stevens, A. II Biochem. Biophys. Res. Commun. 1979. V. 86. P. 1126-1132. 107Stevens, A. //Biochem. Biophys. Res. Commun. 1978. V. 81. P. 656-661.

103. Larimer, F.W., Hsu, C.L., Maupin, M.K., Stevens, A. II Gene. 1992. V. 120. P. 51-57.

104. Muhlrad, D„ Decker, C.J., Parker, R. II Mol. Cell. Biol. 1995. V. 15. P. 21452156.

105. Amberg, D.C., Goldstein, A.L., Cole, C.N. // Genes. Dev., 1992. V. 6. P. 11731189.

106. Ross, J., Peltz, S.W., Kobs, G., Brewer, G. II Mol. Cell Biol. 1986. V. 6. P. 43624371.

107. Presutti, C., Villa, T„ Hall, D., Pertica, Bozzoni, I. II EMBO J. 1995. V. 14. P. 4022-4030.

108. Decker, C.J., Parker, R. II TIBS. 1994. V. 19. P. 336-340.

109. Muhlrad, D„ Parker, R. II Genes. Dev. 1992. V. 6. P. 2100-2111.

110. Brown, B.D., Zipkin, I.D., Harland, R.M. II Genes. Dev. 1993. V. 7. P. 16201631.

111. Meinsma, D., Scheper, W., Holthuizen, P.E., Van den Brande, J.L., Sussenbach, J.S. II Nucl. Acid. Res., 1992. V. 20. P. 5003-5009.

112. Lowell, J.E., Rudner, D.Z., Sachs, A.B. II Genes. Dev. 1992. V. 6. P. 2088-2099.

113. Sachs, A.B., Deardorff, J.A. II Cell. 1992. V. 70. P. 961-973.

114. Binder, R., Horowitz, J.A., Basilion, J.P., Koeller, D.M., Klausner, R.D., Harford, J.B. II EMBO J. 1994. V. 13. P. 1969-1980.

115. Doan L, Handa B, Roberts NA, Klumpp K. II Biochemistry. 1999 V. 38. P. 56125619.

116. Pettersson, J.L., Holloway, B., Kolakofsky, D. HJ. Virol. 1984. V. 52. P. 215222.

117. Cleveland, D.R., Zarbl, H„ Millward, S. II J. Virol. 1986. V. 60. P. 307-311.

118. Scheidel, L.M., Durbin, R.K., Stollar, V. //Virolog. 1989. V. 173. P. 408-414.

119. Nomoto, A., Kitamura, N, Golini, F., Wimmer, E. II. Proc Natl Acad Sei USA. 1977. V. 74. P. 5345-5349.

120. Pelletier, J„ Sonenberg. N. //Nature. 1988. V. 334. P. 320-335.

121. Jang, S.K., Krausslich, H.-G., Nickiin, M.J.H., Duke, G.M., Palmenberg, A.C., Wimmer, E. II J. Virol. 1988. V. 62. P. 2636-2643.

122. Liu, D.X., Inglis, S.C. II J. Virol. 1992. V. 66. P. 6143-6154.

123. Xinhao Cynthia Fan, Myer, V.E., Steitz, J.A // Genes. Dev. 1997. V. 11. P. 2557-2568.

124. Karr, B.M., Read, G.S. // Virology. 1999. V. 264. P. 195-204.

125. Ambros, V., Baltimore, D. II J. Biol. Chem. 1980. V. 255. P. 6739-6744.

126. Дрыгин, Ю.Ф., Шабанов, А.А., Богданов, A.A. II Биохимия. 1988. V. 53. P. 1371-1379.

127. Dry gin, Yu.F. II Nucl. Acid. Res. 1998. V. 26. P. 4791-4796.

128. Drygin, Yu.F., Shabanov, A., Bogdanov, A. II FEBS Lett. 1988. V. 239. P. 343346.

129. Vartapetian A.B., Mankin, A.S., Skripkin, E.A., Chumakov, K.M., Smirnov, V.D., Bogdanov, A.A. // Gene. 1983. V. 26. P. 189-195.

130. Duke, G.M., Hoffman, M.A., Palmenberg, A.C. II J. Virol. 1992. V. 66. P. 16021609.

131. Шабанов, A.A., Калюжный, A.A., Готтих М.Б., Дрыгин, Ю.Ф. II Биохимия. 1996. V. 61. Р. 1106-1118.

132. Viryasov, М.В., Yusupova, R.A., Shatskaya, G.S., Drygin, Yu.F. II Chromatographia. 1997. V. 45. P. 133-137.

133. Юсупова, P.A, Гулевич, А.Ю., Дрыгин, Ю.Ф. II Биохимия. 2000. Т. 65. С. 1440-1449.

134. Калюжный, А.А. Выделение и идентификация фермента, специфически расщепляющего фосфодиэфирную связь между ВПг и РНК пикорнавирусов.

135. Дипломная работа. М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, химический факультет, 1991.

136. Pettersson, R.F., Flanegan, J.B., Rose, J.К., Baltimore, D. //Nature. 1977. V. 268. P. 270-272.

137. Sideris, D.S., Fragoulis, E.G. //Eur. J. Biochem. 1987. V. 164. P. 309-315.

138. Weickmann, J.L., Elson, M„ Glitz, D.G. // Biochemistry. 1981. V. 20. P. 12721278.

139. Shu-wei Yang et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1996. V. 93. P. 11534-11539.

140. Sangar, D.V., Bryant, J., Harris, T.J.R., Brown, F., Rowlands, D.J. II J. Virol. 1981. V. 39. P. 67-74.

141. Jang, S.K., Davies, M.V., Kaufman R.J., Wimmer, E. II J. Virol. 1989. V. 63. P. 1651-1660.150Laemmli, U.K. //Nature. 1970. V. 227. P. 680-685.

142. Damerval, C., Guilloux, M., Blaisonneau, J., Vienne, D. //Electrophoresis. 1987. V. 8. P. 158-159.

143. Методы исследования нуклеиновых кислот (под ред. Белозерского А.Н.). М.: Мир, 1970. С. 44-45.