Спеціальні регіони будови рнк та їх роль у взаємодії рнк з білками

Основими чинниками варіабельності будови РНК, як ми вже казали, є:

1. Більша конформаційна рухливість,

2. Більша кількість модифікованих основ,

3. Можливість утворювати неканонічні пари основ,

4. Особливості взаємодії з білками та іншими молекулами РНК (наприклад, у складі рибосоми),

5. Можливість формування спеціальних регіонів РНК – тетра-петель, аденозинових платформ, псевдовузлів, скривлених петель, С-петель.

Одним з типових поширених прикладів спеціальних регіонів РНК є так звана А-мінорна ділянка, виявлена Ніссеном з колегами у 2001 році. Така ділянка містить декілька аденозинових залишків, здатних реагувати у місці малої борозенки з іншими молекулами РНК. Такі регіони мають велике значення, оскільки вносять стабільність у архітектуру рРНК у складі рибосоми та є висококонсервативними. А-ділянки часто зустрічаються у складі рибозимів.

Окрім А-ділянок, до спеціальних регіонів РНК відносяться також триланцюгові сполучення, які часто входять до складу рибозимів та рибосвітчів, та спеціальні ділянки, які допомагають взаємодії білків та РНК. Приклади:

1. У 2004 році Ма зі співробітниками була отримана кристалічна структура 9-мерної РНК з приєднаним до неї доменом PAZ так званого Аргонавтного білку. Було виявлено, що дуплекс РНК взаємодіє з С-кінцем білку та поверхнею, яка сформована β-складчастими регіонами та деякими петлями (слайд 42).

2. Тим же Ма з колегами у 2005 році було отримано контрастну структуру комплексу PIWI, у якому РНК «сидить» у глибокому білковому каналі у формі літери L (слайд 42), який сформований двома доменами білку.

На слайді 43 представлені веб-сайти, які можуть бути корисними у вивченні структури та функцій РНК.

Тема 5. Особливості взаємодії днк з білками

Нуклеїнові кислоти у своїй будові та функціях майже нерозривно пов’язані з білками:

1. Формування третинних та вищих порядків структури ДНК (пакування у хроматин) та РНК (рибосоми) є неможливим без білків.

2. Реплікація ДНК, транскрипція та трансляція РНК, дозрівання цих молекул потребують ферментативних та інших видів білків у комплексах або окремо.

3. Регуляція експресії генів на молекулярному рівні потребує присутності та взаємодії широкого спектру специфічних та неспецифічних регуляторів, переважна більшість з яких є білками.

4. Процеси репарації ДНК також проходять тільки із залученням великої кількості білків, що взаємодіють з пошкодженими регіонами НК та здійснюють важливі функції розпізнавання, елімінації та виправлення помилок.

Тому й не дивно, що за останні роки вивчення механізмів розпізнавання та взаємодії білків з НК, в основному, за рахунок ЯМР та кристалографії, зазнало потужного поштовху. Станом на червень 2007 року PDB мало дані про 1789 структур комплексів ДНК-білок, для порівняння – у 1997 році їх було лише 241. У 2006 році Куммерфельдом та Тейхманом було виявлено, що на 22983 гени геному людини (станом на кінець повної розшифровки у 2001 році) приходиться лише 1489 відомих транскрипційних факторів, що також піднімає питання механізмів регуляції генної експресії білками.