Введение к работе
Актуальность проблемы. В последнее время накапливаются данные, что один и тот же белок может образовывать несколько разных комплексов с другими белками и, соответственно, выполнять в клетке несколько разных функций. Благодаря этому происходит интеграция разных структур и процессов внутри клетки в единое целое. Данная работа посвящена доказательству того, что факторы терминации трансляции эукариот eRFl и eRF3 представляют собой многофункциональные белки и помимо терминации трансляции осуществляют ряд других функций, в частности принимают участие в организации цитоскелета и регуляции клеточного цикла. Биосинтез белка является одним из фундаментальных биологических процессов. Соответственно этому, изучение белковых факторов, принимающих участие в этом процессе, играет немаловажную роль в понимании общих принципов организации биологических систем, а также имеет большое практическое значение. Для многих факторов, принимающих участие в синтезе белка показана роль в других внутриклеточных процессах. В этом отношении факторы терминации трансляции eRFl и eRF3 практически не изучены. Большинство опубликованных данных огносительно нетрансляционных функций eRFl и eRF3 носит косвенный характер.
Цель и задачи работы. Цель работы состояла в исследовании неканонических (нетрансляционных) функций факторов терминации трансляции eRFl и eRF3 у дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Согласно этому были поставлены задачи работы: 1) изучить фенотипические проявления нарушения функций генов SUP45 и SUP35, кодирующих белки eRFl и eRF3, соответственно; 2) выяснить, возникают ли фенотипические изменения вследствие дефекта терминации трансляции, или же они представляют собой результат нарушения нетрансляционных функций eRFl и eRF3; 3) исследовать молекулярные механизмы, лежащие в основе неканонических функций факторов терминации трансляции.
ТосТнАЦМОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА I
Т4!
4 Научная новизна результатов. Принципиально новым в данной работе является
следующее: 1) Нам удалось отделить нетрансляционные аспекчы функционирования eRFl и
eRF3 от трансляционных. Поскольку нарушение терминации трансляции (т.е. биосинтеза
белка) приводит к глобальным последствиям для физиологии клетки, такое разделение
представляет собой непростую задачу. Именно невозможность четко отделить последствия
нарушения трансляционной и нетрансляционной функций eRFl и eRF3 была основным
недостатком ранее опубликованных работ. Мы показали, что уменьшение количества
факторов терминации трансляции eRFl и eRF3 одинаково влияет на уровень сквозного
прочтения стоп-кодонов, но оказывает разное воздействие на морфологию клеток,
цитоскелет и клеточный цикл: снижение уровня экспрессии eRFl вызывает накопление
непочкующихся одноядерных клеток с увеличенным содержанием ДНК (> 2С), а снижение
экспрессии eRF3 приводит к нарушению цито- и кариокинеза, которое связано с
повреждением тубулинового и актинового цитоскелета. 2) Нам также удалось показать
функциональное и физическое взаимодействие кодон-узнающего фактора терминации
трансляции eRFl и легкой цепи миозина Mlclp, на основании чего мы предлагаем
молекулярную модель участия eRFl в цитокинезе. Взаимодействие с компонентами
цитоскелета ранее было продемонстрировано для факторов инициации и элонгации
трансляции, но для факторов терминации трансляции до настоящего времени данные о
непосредственном и имеющем функциональное значение взаимодействии с компонентами
цитоскелета практически отсутствовали.
Практическая ценность работы. Изучение функций отдельных белков, таких как
факторы терминации трансляции, может помочь пролить свет на общие принципы
организации протеома, что имеет несомненный общебиологический интерес. Поскольку у
эукариот факторы, принимающие участие в биосинтезе белка отличаются высокой
консервативностью, можно ожидать и консервативность их нетрансляционных функций. В
связи с этим, данные, полученные на S. cerevisiae, одном из наиболее простых
5 эукариотических организмов и наиболее изученных в молекулярно-биологическом
отношении, могут стимулировать аналогичные исследования на культурах клеток человека.
Возможно, что в результате подобных исследований могут быть обнаружены молекулярные
механизмы, лежащие в основе некоторых заболеваний, этиология и патогенез которых до
сих пор не известны.
Апробация работы. Результаты работы были представлены на следующих научных конференциях: II съезд Вавиловского общества генетиков и селекционеров (Санкт-Петербург, Россия, 1-5 февраля 2000 года), III съезд Биохимического общества (Санкт-Петербург, Россия, 26 июня - 1 июля 2002 года), Meeting of International Research Scholars (Palm Cove, Australia, June 25-28, 2002), 2nd International Yeast Prion Symposium (Calistoga, USA, August 25-28, 2002), а также доложены на межлабораторном семинаре в ИЭК РКНПК МЗ РФ (Москва,10 июня 2003 года).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано три статьи и три тезисных сообщения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из разделов. «Введение», «Обзор литературы», «Материалы и методы», «Результаты», «Обсуждение результатов», «Выводы» и «Список литературы». Работа изложена на 173 страницах и включает 26 рисунков, 4 таблицы и список литературы, содержащий 280 ссылок.
