Влияние электростатических взаимодействий на формирование и стабильность комплексов рибосомная белка L1 с РНК

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

2013. Вып. 4
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ

Физиологические исследования

УДК 577.112.7

А.В. Сарских, О.С. Костарева, В.А. Балобанов, С.В. Тищенко

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ НА ФОРМИРОВАНИЕ 
И СТАБИЛЬНОСТЬ КОМПЛЕКСОВ РИБОСОМНОГО БЕЛКА L1 С РНК

На формирование и стабильность РНК-белковых комплексов в разной степени влияют водородные связи, электростатические взаимодействия и силы Ван-дер-Ваальса. В рамках исследования влияния электростатических 
взаимодействий на формирование и стабильность комплексов рибосомного белка L1 со специфическим фрагментом мРНК был проведён кинетический анализ L1-РНК комплексов при различных значениях рН и ионной 
силы. 

Ключевые слова: рибосомный белок L1, РНК-белковые взаимодействия, кинетический анализ, поверхностный 
плазмонный резонанс, электростатические взаимодействия.

Специфические РНК-белковые взаимодействия важны для многих клеточных процессов, таких 

как сборка и функционирование сплайсосом, рибосом, регуляция экспрессии генов и др. Несмотря на 
то, что к настоящему времени известно множество пространственных структур РНК-белковых комплексов, поэтапный механизм РНК-белкового взаимодействия остается не ясным. 

Рибосомный белок L1 является компонентом L1-выступа рибосомы, а также регулятором 

трансляции своего оперона [1]. Известны пространственные структуры комплексов бактериального 
белка L1 из Thermus thermophilus (TthL1) со специфическими фрагментами рРНК [2] и мРНК [3; 4]. 
TthL1-мРНК комплекс (рис.1) стабилизирован 32 водородными связями, стэкинг взаимодействиями 
между F37 и H172 с сахарофосфатным остовом мРНК, и приблизительно 170 Ван-дер-Ваальсовыми 
контактами [3]. Известно, что энергия водородных связей превышает на 1,0-1,5 порядка энергию других нековалентных взаимодействий, что свидетельствует об их важности для стабилизации РНКбелковых комплексов. Основную роль в TthL1-РНК взаимодействиях играют пять консервативных 
недоступных для растворителя водородных связей. Структурно-кинетический анализ взаимодействия 
мутантных форм белка L1 со специфическим фрагментом рРНК показал, что замены консервативных
аминокислотных остатков, образующих недоступные для растворителя водородные связи, приводят к 
уменьшению времени жизни комплексов на несколько порядков, однако скорость их образования 
меняется слабо [5] .

Рис. 1. Модель структуры комплекса L1-мРНК [3]

Мы провели кинетический анализ взаимодействия TthL1 со специфическим фрагментом мРНК 

как в условиях с различными значениями рН (от 6,5 до 8,5), так и при увеличении ионной силы (от 
150 мМ до 1М NaCl). Для изучения кинетики процесса взаимодействия был использован метод по