Strukturna raznolikost seril-tRNA-sintetaza i točnost biosinteze proteina
Voditelj: Dr. sc. Ivana-Weygand-Đurašević, red. prof.
Točan prijenos genetičke informacije neophodan je za funkciju stanice. Točnost translacije bitno ovisi o korektnoj biosintezi aminoacil-tRNA, koju kataliziraju aminoacil-tRNA-sintetaze (aaRS). Do pogreške pri biosintezi aminoacil-tRNA može doći uslijed krivog odabira aminokiseline, ili zbog esterifikacije krive tRNA. Preciznost i jednog i drugog procesa se može poboljšati interakcijama sintetaza s drugim makromolekulama. Neke aaRS imaju sposobnost hidrolitičke korekcije pogrešno aktivirane aminokiseline, ili rjeđe, pogrešno aminoacilirane tRNA. Cilj našeg istraživanja je razjasniti serilacijske mehanizme strukturno različitih seril-tRNA-sintetaza (SerRS) i načine kontrole kvalitete pri serilaciji, u organizmima na različitim razinama razvoja: bakterijama (odnosno organelama eukariota), nižim eukariotima (kvascu), arhejama, te višim eukaruotima (kukuruzu). Predlažemo nastavak prijašnjih istraživanja, koja su pokazala divergentnu evoluciju SerRS. Jednoj grupi pripadaju standardne ili kanonske SerRS (tzv. bakterijski tip SerRS), a drugoj atipične SerRS iz metanogenih arheja (metanogeni tip). Ovi enzimi pokazuju minimalnu sličnost u primarnoj strukturi i različit način prepoznavanja supstrata. Analizom 3D strukture pokazali smo da je metanogena SerRS metaloenzim, s ionom cinka važnim za diskriminaciju srodnih i nesrodnih aminokiselinskih supstrata. SerRS su dakle jedine aaRS s fundamentalno različitim načinon odabira iste aminokiseline. U studiju koji slijedi usredotočit ćemo se na otkrivanje molekularne osnove kontrole kvalitete pri serilaciji, kombinacijom in vivo i in vitro pristupa, od kojih su mnogi već uhodani u našem laboratoriju. To su overekspresija i pročišćavanje SerRS, produkcija mutiranih enzima, te njihova kristalizacija i strukturna analiza u suradnji s grupom prof. N. Bana, ETH. tRNA dobivamo transkripcijom in vitro, a interakciju sa SerRS pratimo enzimskom kinetikom i biokemijskim analizama makromolekularnih kompleksa. Detekcija proteinskih kofaktora provodi se u kvaščevom sustavu dvaju hibrida, a import u organele kukuruza, gdje bi biosinteza proteina mogla biti netočnija, transformacijom protoplasta i konfokalnom mikroskopijom. Cilj nam je također usavršiti postojeće genetičke sustave (E. coli i S. cerevisiae) za praćenje specifičnosti serilacije, odnsosno misacilacije. Očekujemo da će naši rezultati doprinijeti razjašnjenju serilacijskih i kontrolnih mehanizama strukturno različitih SerRS u različitim organizmima i staničnim odjeljcima.
Suradnici:
Dr. sc. Ita Gruić-Sovulj, doc.
Dr. sc. Jasmina Rokov Plavec, doc.
Dr. sc. Silvija Bilokapić
Dr. sc. Vlatka Godinić Mikulčić
Znanstvene publikacije:
Popis publikacija u CROSBI-ju.
