Biopolym. Cell. 2012; 28(6):434-440.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.000133
Структура та функції біополімерів
Проліл-тРНК синтетаза із Thermus thermophilus є ферментом еукаріотичного типу, але аміноацилює прокаріотичну тРНКPro
1, 2Яремчук А. Д., 1Бояршин К. С., 1, 2Тукало М. А.
  1. Державна ключова лабораторія молекулярної і клітинної біології
    Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03680
  2. ЄМБЛ
    вул. Жюлі Горовиць, 6, Гренобль, Франція

Abstract

Мета. Клонування, секвенування та експресія гена проліл-тРНК синтетази, ферменту IIa класу, з бактерії екстремального термофіла T. thermophilus HB8 (ProRSTT). Методи. Пошук гена Pro RSTT проводили методом Саузерн-блот-гібридизації з хромосомної ДНК, де як зонди використано мічені дигоксигеніном ПЛР- фрагменти ДНК. Результати. Ген ProRSTT HB8 клоновано і секвеновано. Відкрита рамка зчитування гена кодує білок довжиною 477 амінокислотних залишків, який має більшу гомологію з еукаріотичними і архейними, ніж з бактерійними ProRSs. Дані філогенетичного аналізу засвідчують, що існують дві різні структурні групи ProRS, які розійшлися на початку еволюції: 1) еукаріотично/архейний тип, що характеризується відсутністю вставки в області між мотивами 2 і 3 та наявністю додаткового C-кінцевого домену до звичайного для класу IIa антикодон-зв’язувального домену та 2) прокаріотичний тип – з дуже великими вставками між мотивами 2 і 3 та без додаткового C-кінцевого домену. Висновки. З використанням експресуючого вектора ProRSTT суперпродуковано в клітинах Escherichia coli і термостабільний фермент очищено до високого ступеня гомогенності. Незважаючи на приналежність до еукаріотичного типу, ProRSTT показала здатність з високою специфічністю аміноацилювати бактерійну тРНК, у той час як активність відносно тРНК еукаріотів виявилася вкрай низькою.
Keywords: проліл-тРНК синтетаза з Thermus thermophilus, ген proS, клонування, секвенування, експресія
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Mazauric M. H., Reinbolt J., Lorber B., Ebel C., Keith G., Giege R., Kern D. 1996 An example of non-conservation of oligomeric structure in prokaryotic aminoacyl-tRNA synthetases. Biochemical and structural properties of glycyl-tRNA synthetase from Thermus thermophilus Eur. J. Biochem 241, N 3:814– 826.
[2] Burke B., Yang F., Chen F., Stehlin C., Chan B., Musier-Forsyth K. 2000 Evolutionary coadaptation of the motif 2 – acceptor stem interaction in the class II prolyl-tRNA synthetase system Biochemistry 39, N 50:15540–15547.
[3] Eriani G., Delarue M., Poch O., Gangloff J., Moras D. 1990 Partition of tRNA synthetases into two classes based on mutually exclusive sets of sequence motifs Nature 347, N 6289 P. 203–206.
[4] Cusack S., Berthet-Colominas C., Hartlein M., Nassar N., Leberman R. 1990 A second class of synthetase structure revealed by X-ray analysis of Escherichia coli seryl-tRNA synthetase at 2.5 C Nature 347, N 6290:249–255.
[5] Cusack S., Yaremchuk A., Krikliviy I., Tukalo M. 1998 tRNA(Pro) anticodon recgnition by Thermus thermophilus prolyl-tRNA synthetase Structure 6, N 1:101–108.
[6] Yaremchuk A., Cusack S., Tukalo M. 2000 Crystal structure of a eukaryote/archaeon-like prolyl-tRNA synthetase and its complex with tRNAPr)(CGG) EMBO J 19, N 17:4745–4758.
[7] Beuning P. J., Musier-Forsyth K. 2000 Hydrolytic editing by a class II aminoacyl-tRNA synthetase Proc. Natl Acad. Sci. USA 97, N 16:8916–8920.
[8] Ahel I., Korencic D., Ibba M., Soll D. 2003 Trans-editing of mischarged tRNAs Proc. Natl Acad. Sci. USA 100, N 26 P. 15422–15427.
[9] Liu H., Peterson R., Kessler J., Musier-Forsith K. 1995 Molecular recognition of tRNA(Pro) by Escherichia coli proline tRNA synthetase in vitro Nucleic Acids Res 23, N 1:165–169.
[10] Stehlin C., Burke B., Yang F., Liu H., Shiba K., Musier-Forsyth K. 1998 Species-specific differences in the operational RNA code for aminoacylation of tRNAPro Biochemistry 37, N 23 P. 8605–8613.
[11] Yaremchuk A., Cusack S., Tukalo M. 2000 Crystallizaion and preliminary X-ray diffraction analysis of Thermus thermophilus prolyltRNA synthetase Acta Crystallogr. D Biol. Crystallogr 56, N 1:195–196.
[12] Yaremchuk A., Kriklivyi I., Cusack S., Tukalo M. 2000 Improved crystals of Thermus thermophilus prolyl-tRNA synthetase complexed with cognate tRNA obtained by crystallization from precipitate Acta Crystallogr. D Biol. Crystallogr 56, N 2 P.197–199.
[13] Yaremchuk A., Tukalo M., Grotli M., Cusack S. 2001 A succession of substrate induced conformational changes ensures the amino acid specificity of Thermus thermophilus prolyl-tRNA synthetase: comparison with histidyl-tRNA synthetase J. Mol. Biol 309, N 4:989–1002.
[14] Crepin T., Yaremchuk A., Tukalo M., Cusack S. 2006 Structures of two bacterial prolyl-tRNA synthetases with and without a cis-editing domain Structure 14, N 10:1511–1525.
[15] Oshima T., Imahori K. 1974 Physiochemical properties of deoxyribonucleic acid from an extreme thermophile J. Biochem 75, N 1:179–183.
[16] Sambrook J., Fritsch E. F., Maniatis T. 1989 Molecular cloning. A Laboratory manual New York: Cold Spring Harbor Lab. press,.
[17] Marmur J. A. 1961 Procedure for isolation of deoxyribonucleic acid from microorganisms J. Mol. Biol 3, N 2:208–218.
[18] Sanger F., Nicklen S., Coulson A. R. 1977 DNA sequencing with chain-terminating inhibitors Proc. Natl Acad. Sci. USA 74, N 12:5463–5467.
[19] Taupin C. M., Leberman R. 1999 Archaebacterial seryl-tRNA synthetases: adaptation to extreme environments and evolutionary analysis J. Mol. Evol 48, N 4:408–420.
[20] Muto A., Osawa S. 1987 The guanine and cytosine content of genomic DNA and bacterial evolution Proc. Natl Acad. Sci. USA 84, N 1:166–169.
[21] Shiba K., Motegi H., Schimmel P. 1997 Maintaining genetic code through adaptations of tRNA synthetases to taxonomic domains Trends Biochem. Sci 22, N 12:453–457.
[22] Egorova S. P., Krikliviy I. A., Kovalenko O. P., Yaremchuk A. D., Tukalo M. A. 2008 Study on interaction of Thermus thermophilus prolyl-tRNA synthetase with gomologous tRNACGGPro by methods of chemical modification in solution Biopolym. Cell 24, N 5:385–392.