Кафедра Химии природных соединений,
НИЛ Нуклеопротеидов

Одним из наиболее сложных функциональных рибонуклеопротеидных комплексов является рибосома. Она осуществляет ключевую стадию реализации генетической информации в клетке – синтез белков согласно последовательности мРНК. Изучение рибосомы важно для понимания не только процесса трансляции, но и общих структурно-функциональных принципов РНК-белковых взаимодействий.

Несмотря на значительный прогресс, достигнутый в последнее время в изучении структуры рибосомы методами РСА и криоэлектронной микроскопии, тонкая организация отдельных элементов структуры и их роль в работе рибосомы остается невыясненной. Одним из таких элементов является 5S рРНК – важнейший компонент большой субчастицы рибосомы. 5S рРНК в комплексе со специфическими белками входит в состав 50S субчастицы на последнем этапе ее самосборки. 5S рРНК-белковый комплекс может быть экстрагирован из рибосомы без нарушения ее морфологии. Однако, рибосомы, не содержащие 5S рРНК, не способны осуществлять процесс трансляции.

В нашей работе методом фотоаффинного химического сшивания с использованием различных фотоактивируемых реагентов было показано, что петля D 5S рРНК расположена в непосредственной близости от домена II 23S рРНК, содержащего участок связывания факторов элонгации, и домена V, включающего в себя пептидилтрансферазный центр. Сайт-направленный мутагенез нуклеотидных остатков домена II 23S рРНК, вовлеченных во взаимодействие с 5S рРНК, выявил аллостерическое взаимодействие, возможно, при непосредственном участии 5S рРНК, между участком связывания факторов элонгации и пептидилтрансферазным центром. Мутации в петле D 5S рРНК влияют на включение 5S рРНК в рибосому. Комбинация тиофосфатного метода и методов фотоаффинного химического сшивания и сайт-направленного мутагенеза позволила нам охарактеризовать взаимное расположение элементов 23S рРНК в районе узла структуры, сформированного доменами II и V 23S рРНК и петлей D 5S рРНК, а также пространственную организацию молекулы 5S рРНК в рибосоме. Было показано, что ряд нуклеотидных остатков 5S рРНК важен для ассоциации рибосомных субчастиц в 70S рибосому, выявлено место возможного контакта 5S рРНК с малой рибосомной субчастицей. На основании полученных результатов было высказано предположение о существовании в рибосоме "информационного канала", обеспечивающего жесткую координацию действий между важнейшими функциональными центрами рибосомы в процессе трансляции.

1. Dokudovskaya, S., Dontsova, O., Shpanchenko, O., Bogdanov, A., Brimacombe, R. Loop IV of 5S Ribosomal RNA has contacts both to Domain II and to Domain V of the 23S RNA. 1996. RNA. V.2, pp.146-152.
2. Shpanchenko O.V., Dontsova O.A., Bogdanov A.A., Nierhaus K.H. Structure of 5S rRNA within the Escherichia coli ribosome: iodine-induced cleavage patterns of phosphorothioate derivatives. 1998. RNA. V. 4, pp. 1154-1164.
3. Sergiev P., Dokudovskay S., Romanova E., Topin A., Bogdanov A., Brimacombe R., Dontsova O. The environment of 5S rRNA in the ribosome: cross-links to the GTPase-associated area of 23S rRNA. 1998. Nucleic Acids Res., vol. 26, 2519-2525.