Biopolym. Cell. 2012; 28(5):397-403.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.000076
Біоінформатика
Гнучка просторова структура Bos taurus тирозил-тРНК синтетази припускає існування шарнірного механізму, який забезпечується консервативним Gly353 у міждоменному лінкері
1Пидюра М. О., 1Корнелюк О. І.
  1. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03680

Abstract

Тирозил-тРНК синтетаза (TyrRS) ссавців складається з двох структурних модулів: N-кінцевого каталітичного модуля (mini TyrRS) і некаталітичного цитокін-подібного C-кінцевого модуля, з’єднаних гнучким пептидним лінкером. До сьогодні просторову структуру повнорозмірної TyrRS ссавців не вирішено методом рентгенівської кристалографії. Мета цієї роботи полягала в моделюванні за гомологією просторової структури повнорозмірної TyrRS B. taurus. Методи. Моделювання за гомологією TyrRS проведено з використанням Modeller 9.1. Якість моделей оцінювали за допомогою Biotech Validation Suite web-сервера. Результати. За даними BLAST-пошуку визначено 34 %-ву гомологію послідовності міждоменного лінкера TyrRS і лінкера c-Abl тирозинкінази людини. Для моделювання структури повнорозмірної TyrRS ми зібрали модель з трьох фрагментів білка (N-і С-кінцевих доменів і міждоменного лінкера), використовуючи Modeller 9.1. Кращу модель структури Abl-17 уточнено методом мінімізації енергії. Висновки. Висока гнучкість міждоменного лінкера може призводити до формування множинних конформацій TyrRS. Шарнірний механізм у міждоменному лінкері, вірогідно, забезпечується консервативним залишком Gly353. Передбачається, що завдяки високій гнучкості міждоменного лінкера відкрита конформація TyrRS може переходити в закриту конформацію у ферментно-субстратних комплексах.
Keywords: тирозил-тРНК синтетаза, моделювання за гомологією, міждоменний лінкер, c-Abl тирозинкіназа, EMAP II, тРНКTyr
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Kornelyuk A. I. Structural and functional investigation of mammalian tyrosyl-tRNA synthetase Biopolym. Cell 1998 14, N 4:349–359.
[2] Gnatenko DV, Korneliuk AI, Kurochkin IV, Ribkinska TA, Matsuka GKh. Isolation and characteristics of functionally active proteolytically modified forms of tyrosyl-tRNA synthetase from bovine liver. Ukr Biokhim Zh. 1991;63(4):61-7.
[3] Levanets O. V., Naidenov V. G., Odynets K. A., Woodmaska M. I., Matsuka G. Kh., Kornelyuk A. I. Homology of C-terminal noncatalytic domain of mammalian tyrosyl-tRNA synthetase with cytokine EMAP II and non-catalytic domains of methionyland phenylalanyl-tRNA synthetases Biopolym. Cell 1997 13, N 6:474–478.
[4] Kleeman T. A., Wei D., Simpson K. L., First E. A. Human tyrosyl-tRNA synthetase shares amino acid sequence homology with a putative cytokine J. Biol. Chem 1997 272, N 22:14420– 14425.
[5] Kao J., Ryan J., Brett G., Chen J., Shen H., Fan Y. G., Godman G., Familletti P. C., Wang F., Pan Y. C., Stern D., Clauss M. Endothelial monocyte-activating polypeptide II. A novel tumor-derived polypeptide that activates host-response mechanisms J. Biol. Chem 1992 267, N 28:20239–20247.
[6] Kao J., Houck K., Fan Y., Haehnel I., Libutti S. K., Kayton M. L., Grikscheit T., Chabot J., Nowygrod R., Greenberg S., Kuang W.-J., Leung D., Hayward J. R., Kisiel W., Heath M., Brett J., Stern D. M. Characterization of a novel tumor-derived cytokine. Endothelial monocyte-activating polypeptide II J. Biol. Chem 1994 269, N 40:25106–25119.
[7] Tas M. P., Murray J. C. Endothelial monocyte-activating polypeptide II Int. J. Biochem. Cell. Biol 1996 28, N 8:837– 841.
[8] Ivakhno S. S., Kornelyuk O. I. Cytokine activities of some aminoacyl-tRNA synthetases and auxiliary cofactors of aminoacylation reaction Exp. Oncol 2004 26, N 4:250–255.
[9] Levanets O. V., Naidenov V. G., Woodmaska M. I., Matsuka G. H., Kornelyuk A. I. Cloning of cDNA encoding C-terminal part of mammalian tyrosyl-tRNA synthetase using of PCR-amplified radioactive probe Biopolym. Cell 1997 13, N 2:121–126.
[10] Simos G., Sauer A., Fasiolo F., Hurt E. C. A conserved domain within Arc1p delivers tRNA to aminoacyl-tRNA synthetases Mol. Cell 1998 1, N 2:235–242.
[11] Tan M., Heckmann K., Brunen-Nieweler C. The micronuclear gene encoding a putative aminoacyl-tRNA synthetase cofactor of the ciliate Euplotes octocarinatus is interrupted by two sequences that are removed during macronuclear development Gene 1999 233, N 1–2:131–140.
[12] Simos G., Segref A., Fasiolo F., Hellmuth K., Shevchenko A., Mann M., Hurt E. C. The yeast protein Arc1p binds to tRNA and functions as a cofactor for the methionyland glutamyl-tRNA synthetases EMBO J 1996 15, N 19:5437–5448.
[13] Kurochkin I. V., Kornelyuk A. I., Matsuka G. Kh. Interaction of eukaryotic tyrosyl-tRNA synthetases with high molecular weight RNA Mol. Biol. (Moscow) 1991 25, N 3:779–786.
[14] Peng K., Radivojac P., Vucetic S., Dunker A. K., Obradovic Z. Length-dependent prediction of protein intrinsic disorder BMC Bioinformatics 2006 7:208.
[15] Dosztanyi Z., Csizmok V., Tompa P., Simon I. Web server for the prediction of intrinsically unstructured regions of proteins based on estimated energy content Bioinformatics 2005 21, N 16:3433–3434.
[16] Berman H. M., Westbrook J., Feng Z., Gilliland G., Bhat T. N., Weissig H., Shindyalov I. N., Bourne P. E. The protein data bank Nucleic Acids Res 2000 28, N 1:235–242.
[17] Guex N., Peitsch M. C. SWISS-MODEL and the Swiss-PdbViewer: an environment for comparative protein modeling Electrophoresis 1997 18, N 15:2714–2723.
[18] DeLano W. L. The PyMOL Molecular Graphics System San Carlos: DeLano Scientific, 2002.
[19] Persistence of Vision Pty. Ltd, Persistence of Vision Raytracer (Version 3.6) 2004.
[20] Baker N. A., Sept D., Joseph S., Holst M. J., McCammon J. A. Electrostatics of nanosystems: application to microtubules and the ribosome Proc. Natl Acad. Sci. USA 2001 98, N 18:10037–10041.
[21] Holst M., Saied F. Numerical solution of the nonlinear PoissonBoltzmann equation: Developing more robust and efficient methods J. Comput. Chem 1995 16, N 3:337–364.
[22] Elofsson A., Fischer D., Rice D. W., Le Grand S. M., Eisenberg D. A study of combined structure/sequence profiles Fold Des 1996 1, N 6:451–461.
[23] Larkin M. A., Blackshields G., Brown N. P., Chenna R., McGettigan P. A., McWilliam H., Valentin F., Wallace I. M., Wilm A., Lopez R., Thompson J. D., Gibson T. J., Higgins, D. G. Clustal W and Clustal X version 2 Bioinformatics 2007 23, N 21:2947–2948.
[24] Goujon M., McWilliam H., Li W., Valentin F., Squizzato S., Paern J., Lopez R. A new bioinformatics analysis tools framework at EMBL-EBI Nucleic Acids Res 2010 38 (Web Server issue) W695–699.
[25] Fiser A., Sali A. Modeller: generation and refinement of homology-based protein structure models Methods Enzymol 2003 374:461–491.
[26] Laskowski R. A., MacArthur M. W., Moss D. S., Thornton J. M. PROCHECK: a program to check the stereochemical quality of protein structures J. Appl. Cryst 1993 26, N 2:283–291.
[27] Yang X. L., Skene R. J., McRee D. E., Schimmel P. Crystal structure of a human aminoacyl-tRNA synthetase cytokine Proc. Natl Acad. Sci. USA 2002 99, N 24:15369–15374.
[28] Yang X. L., Liu J., Skene R. J., McRee D. E., Schimmel P. Crystal structure of an EMAP-II-like cytokine released from a human tRNA synthetase Helv. Chim. Acta 2003 86, N 4:1246– 1257.
[29] Minasov G., Shuvalova L., Brunzelle J. S., Collart F. R., Anderson W. F., Mcsg. Crystal structure of an uncharacterized B. cereus protein PDB: 1X7F.
[30] Nagar B., Hantschel O., Young M. A., Scheffzek K., Veach D., Bornmann W., Clarkson B., Superti-Furga G., Kuriyan J. Structural basis for the autoinhibition of c-Abl tyrosine kinase Cell 2003 112, N 6:859–871 .
[31] Odynets K. A., Kornelyuk A. I. Analysis of unstructured regions of human cytoplasmic tyrosyl-tRNAsynthetase by methods of bioinformatics Biopolym. Cell 2005 21, N 5:445–452.
[32] Olszak K., Solecka K., Odynets K. A., Przykorska A., Kornelyuk A. I. The analysis of the complex between cytokine-like COOHterminal module of mammalian tyrosyl-tRNA synthetase and tRNA Abstrs of the 29th Meet. of FEBS Warsaw, 2004:54.
[33] Wong L., Lieser S., Chie-Leon B., Miyashita O., Aubol B., Shaffer J., Onuchic J. N., Jennings P. A., Woods V. L. Jr., Adams J. A. Dynamic coupling between the SH2 domain and active site of the COOH terminal Src kinase, Csk J. Mol. Biol 2004 341, N 1:93–106.
[34] Pydiura N. A., Tereshchenko F. A., Kornelyuk A. I. Conformational flexibility of interdomain linker in bovine tyrosyl-tRNA synthetase studied by molecular dynamics simulation Biopolym. Cell 2006 22, N 6:433–438.
[35] Wriggers W., Chakravarty S., Jennings P. A. Control of protein functional dynamics by peptide linkers Biopolymers 2005 80, N 6:736–746.