Wpływ fałdowania translacyjnego w rybosomie na splątanie i dimeryzację białek w roztworze

Kierownik projektu: Hung Nguyen Van

Instytut Fizyki PAN w Warszawie

Warszawa

Data otwarcia: 2021-05-20

Streszczenie projektu

Większość białek musi ulec asocjacji do struktur dimerycznych lub oligomerycznych wyższego rzędu, aby stać się biologicznie aktywnymi. Badania eksperymentalne wskazują, że synonimiczne mutacje w matrycy mRNA białka mogą zaburzać jego zdolność do dimeryzacji. W tym przypadku stosujemy gruboziarniste symulacje syntezy białek, ich uwalniania z rybosomu, dynamiki potranslacyjnej aby zrozumieć, jak te mutacje wpływają na dimeryzację. Jako systemy modelowe używamy dwóch homodimerów rybonukleazy H z bakterii E. coli: oligorybonukleazy i rybonukleazy T. Każde z tych dwóch białek syntetyzujemy w różnych wariantach: białkach dzikich (niezmutowanych) oraz mutantach powodujących najszybszą i najwolniejszą translację, a następnie określimy średnią energię interakcji między setkami par monomerów losowo wybranych z każdego zestawu. Na zdolność dimeryzacji oligorybonukleazy wpływają synonimiczne mutacje, które zmieniają szybkość translacji oraz zwiększają odpowiednio o 4 i 10% siłę wiązania dla najszybciej i najwolniej tłumaczonego mutanta mRNA, w stosunku do typu dzikiego. W przeciwieństwie do oligorybonukleazy dimeryzacja rybonukleazy T jest niewrażliwa na synonimiczne mutacje.
Aby zrozumieć strukturalne pochodzenie tych różnic, przeanalizowaliśmy następnie konformacje obu białek, aby zidentyfikować niekowalencyjne stany splątania lassa, które niedawno zidentyfikowano jako powodujące nieprawidłowe zwijanie w wielu białkach. Stwierdziliśmy, że translacja oligorybonukleazy z szybko- lub wolno tłumaczących się profili synonimicznych prowadzi do zmniejszonego występowania splątania innego niż natywny, podczas gdy rybonukleaza T pozostaje w dużej mierze niezmieniona. Używając dokładnego testu Fishera, pokazujemy, że zwiększone splątanie jest związane ze spadkiem liczby silnie wiążących konformacji dimeru oligorybonukleazy. W połączeniu z niedawnymi badaniami opisującymi powiązanie splątania z szeroko rozpowszechnionym nieprawidłowym zwijaniem się w rozpuszczalne, ale niefunkcjonalne konformacje, nasze wyniki sugerują, że splątanie jest ogólnym mechanizmem nieprawidłowego fałdowania, który zaburza zarówno strukturę i funkcję zarówno monomeru, jak i oligomeru. Dodatkowo przedstawiamy strukturalne wyjaśnienie obserwowanej eksperymentalnie zależności dimeryzacji białek od synonimicznych mutacji mRNA.


← Powrót do spisu projektów

CONTACT

Our consultants help future and novice users of specialized software installed on High Performance Computers (KDM) at the TASK IT Center.

Contact for High Performance Computers, software / licenses, computing grants, reports:

kdm@task.gda.pl

Administrators reply to e-mails on working days between 8:00 am – 3:00 pm.