ВИДІЛЕННЯ ТА АНАЛІЗ СТРУКТУРИ МУТАНТНОЇ ФОРМИ N-КІНЦЕВОГО КАТАЛІТИЧНОГО МОДУЛЯ ТИРОЗИЛ-тРНК СИНТЕТАЗИ B. TAURUS З ЗАМІНОЮ Trp 40 ТА Trp 87 НА АЛАНІН

Автор(и)

  • В. М. Заєць Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Ukraine
  • Л. А. Коломієць Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Ukraine
  • О. Ю. Цуварєв Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Ukraine
  • О. І. Корнелюк Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.18524/2307-4663.2021.2(52).239537

Ключові слова:

тирозил-тРНК синтетаза, мутанта форма міні TyrRS, бактеріальна експресія

Анотація

Мета. Виділення та аналіз структури мутантного однотриптофанового білка міні BtTyrRS для дослідження за допомогою методів флуоресцентної спектроскопії конформаційних змін фермента в процесі взаємодії з антикодоном тРНК та визначення впливу залишків триптофану в положенні 40 та 87 в його структурі на функціональні властивості ензиму. Методи. Електрофорез, метал-хелатувальна афінна хроматографія, флуоресцентна спектроскопія, моделювання просторової структури. Результати. Встановлено, що заміна двох кодонів амінокислоти триптофану на кодони амінокислоти аланіну в клонованій кДНК міні BtTyrRS не впливає на синтез мутантної форми фермента в штамі E. coli BL21(DE3)pLysE. Вихід афінно очищеного на Ni-NTA агарозі білка складає в середньому 3,5 мг з 100 мл культурального середовища. Комп’ютерне моделювання структури та флуоресцентна спектроскопія однотриптофанової форми міні BtTyrRS вказують на компактну структуру мутантного фермента, в якому Trp 283 знаходиться в іммобілізованому мікрооточенні. Висновки. Отримано афінно очищений на Ni-NTA агарозі мутантний однотриптофановий білок міні TyrRS, придатний для флуоресцентних досліджень структурно-динамічних та функціональних властивостей ензиму.

Посилання

Homes MAR., Ibba M. Aminoacyl-tRNA synthetases. RNA. 2020; 26: 910–936.

Kornelyuk AI. Structural and functional investigation of mammalian tyrosyl-tRNA synthetase. Biopolym. Cell.1998; 14(4): 349–359(in Russian).

Kornelyuk AI, Tas MP, Dubrovsky A, Murray CJ. Cytokine activity of the non-catalytic EMAP-2-like domain of mammalian tyrosyl-tRNA synthetase. Biopolym. Cell. 1999; 15(2): 168–72.

Guo M, Schimmel P. Essential nontranslational function of tRNA syntetases. Nat. Chem. Biol. 2013; 9(3): 145–153.

Turoverov KK, Kuznetsova IM. The intrinsic fluorescence of globular actin: peculiarities in the location of tryptophan residues. Bioorg. Chem. 1998; 24(12): 893–898 (in Russian).

Kondratyuk YuYu, Babaryk MA, Kornelyuk AI. Optimization of the process of biosynthesis of the mammalian tyrosyl-tRNA synthetase catalytic module and its study by immunochemical methods. Bulletin of Kyiv Taras Shevchenko National University, series Biology. 2009; 56: 33–35 (in Ukrainian).

Zayets VN, Tsuvarev AYu, Kolomiiets LA, Kornelyuk AI. Site-directed mutagenesis of tryptophan residues in the structure of the catalytic module of tyrosyl-tRNA synthetase from Bos taurus. Cytol. Genet. 2019; 53(3): 47–57.

Rosano GL, Cessarelli EA. Recombinant protein expression in Escherichia coli: advances and challenges. Front Microbiol. 2014; 5: 1–17.

Joseph BC, Pichaimuthu S, Srimeenakshi S, Murthy M, Selvakumar K, Ganesan M, Manjunath SR. An Overview of the Parameters for Recombinant Protein Expression in Escherichia coli. J. Cell. Sci. Ther. 2015; 6(5): 221. doi:org/10.4172/2157-7013.1000221

Inoue H, Nojima H, Okayama H. High efficiency transformation of Escherichia coli plasmids. Gene. 1990; 96: 23–28.

Sambrook J, Fritsch T, Manniatis T. Molecular Cloning: A Laboratory Manual. 2th ed. New York, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989.

Zayets VN, Lozhko DM, Tsuvarev OYu, Kolomiiets LA, Zub PE, Kornelyuk AI. Isolation and characterization of the mutant form of N-terminal catalytical module of Bos taurus tyrosyl-tRNA synthetase with replacement of Trp40 and Trp283 by alanine. Biopolym. Cell. 2020; 36(5): 329–340.

Laemmli UK. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature. 1970; 227(5259): 680–685.

Waterhouse A, Bertoni M, Bienert S, Studer G, Tauriello G, Gumienny R, Heer FT, de Beer TAP, Rempfer C, Bordoli L, Lepore R, Schwede T. SWISSMODEL: homology modeling of protein structures and complexes. Nucleic Acids Res. 2018; 46(W1): W296–W303.

Levanets OV, Naidenov VG, Woodmaska MI, Odynets KA, Matsuka GH, Kornelyuk AI. PCR amplification, cloning and sequencing of cDNA fragment encoding a nucleotide binding domain of mammalian tyrosyl-tRNA synthetase. Biopolym. Cell.1996; 12(5): 66–70 (in Russian).

Yang X-L, Skene RG, McRee DE, Schimmel P. Cristal structure of a human aminoacyl-tRNA synthetase cytokine. PNAS. 2002; 99(24): 15369–15374.

Kravchuk OV, Savytskyi OV, Odynets KO, Mykuliak VV, Kornelyuk AI. Computational modeling and molecular dynamics simulations of mammalian cytoplasmic tyrosyl-tRNA synthetase and its complexes with substrates. J. Biomol. Struct. Dynamics. 2016; 35(13): 2772–2788.

Kondratyuk YuYu, Babaryk MA, Kornelyuk AI. Bacterial expression optimization of mammalian tyrosyl-tRNA synthetase on strain Escherichia coli BL21(DE3) pLysE cultivation. Microbiology &Biotechnology. 2009; 4(8): 6–12 (in Ukrainian).

Reshetnyak YK, Burnstein EA. Decomposition of protein tryptophan fluorescence spectra into log-normal components. II. The statistical proof of discretness of tryptophan classes in proteins. Biophysical J. 2001; 81: 1710–1734.

Chysta SV, Kornelyuk AI. Fluorescence and dynamics of microenvironment of tryptophan residues in mammalian tyrosyl-tRNA synthetase. Physics of the alive. 2014; 21(1-2): 24–28 (in Ukrainian).

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-09-29

Номер

Розділ

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ПРАЦІ