TALE-БЕЛКИ И PRD/PAX-БЕЛКИ -ПРЕДСТАВИТЕЛИ
реклама
TALE-БЕЛКИ И PRD/PAX-БЕЛКИ -ПРЕДСТАВИТЕЛИ СЕМЕЙСТВА ГОМЕОБЕЛКОВ: АНАЛИЗ И ХАРАКТЕРИСТИКА ВЫРАВНИВАНИЯ И ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ Работу выполнили: А. Ю. Кузнецова Е. В. Мостовенко Руководители: Андрей Владимирович Алексеевский Сергей Александрович Спирин Гомеобелки - это большой класс белков, в составе которых есть гомеодомен, один из видов ДНК-узнающих доменов эукариот. Пространственное расположение гомеодомена и ДНК Гомеодомен получил своё название от кодирующей его консервативной нуклеотидной последовательности гомеобокса, обнаруженной в гомеозисных генах Drosophila melanogaster. Типичные гомеодомены состоят из 60 аминокислотных остатков. Многие гомеобелки являются важными факторами транскрипции эукариот In vivo образуются комплексы, состоящие из гомеобелков и других транскрипционных факторов Гомеодомены представлены у эукариот в сотнях генов генома, у прокариот не идентифицированы Выделяют от 8 до 25 семейств гомеодоменов Цель работы выявление особенностей последовательности и структуры гомеодоменов надсемейства TALE семейства PRD/PAX сравнительная характеристика этих групп составление профиля надсемейства TALE Гомеодомены надсемейства TALE характеризуются наличием трёх дополнительных аминокислотных остатков между первой и второй альфаспиралями Отсюда их название - Three Amino acid Loop Extension Вставка из трёх аминокислотных остатков в надсемействе TALE Белки семейства PRD/PAX используют для контакта с ДНК два ДНК-связывающих домена Слово “paired” появилось из названия одного из генов Drosophila – гена, «ответственного» за парную сегментацию К семейству гомеодоменов PRD/PAX относят также все гомеодомены, сходные по последовательности с гомеодоменом PRD Анализ выравниваний и пространственных структур В каждом семействе выделены консервативные аминокислотные остатки Исходя из пространственных структур были определены функции этих остатков Составлены таблицы характеристических для семейств консервативных остатков Сравнение консервативных позиций, совпадающих в обоих семействах Общих консервативных позиций для TALE и PRD оказалось 16. № TALE Различия возникают в: PRD аминокисло тный остаток степень консервати вности функциональ ная роль аминокислот ный остаток степень консерва тивности функци ональн ая роль остатке (в том числе частичное несовпадение набора остатков) 16 Leu/Cys/Met fc HF Leu 100 HF X 20 Phe/Leu/Trp fc HF Phe 100 HF X 28 Glu/Gln/Lys fc HPhil_outside Val/Ile/Ala fc WBr x 31 Lys/Arg 95f HF Leu/Arg fc HF X x 34 Leu 95 HF Leu/Ile/Val 100f HF X X 35 Ala/Val/Leu fc HF Ala/Ser fc HF x 40 Ile/Met/Leu 95f HF Leu/Ile/Val/Met 100f HF X 44 Gln 95 DNA Arg/Gln fc HF X 45 Leu/ Ile/Val 100f HF Leu/Ile/Val 100f HF 47 Asn/Leu/Thr fc DNA Leu/Ile/Val 95f DNA 48 Trp 100 DNA/HF Trp 100 DNA/HF 49 Phe 95 HF Phe 95 HF 51 Asn 95 DNA Asn 100 DNA 53 Arg 100 DNA/Prot_cont Arg 100 DNA 54 Lys/Arg/Ile 95f DNA Ala/Arg Fc WBr 55 Lys/Arg 95f DNA Arg/Lys 100f other X степени консервати вности функци ональн ой роли X x X x x X x Водородная связь боковой цепи Trp48 c кислородом фосфатной группы ДНК Гидрофобное ядро гомеодоменов Аминокислотные остатки в позициях 8, 16, 20, 26, 31, 34, 40, 44, 48, 52, 45, 49 участвуют в образовании консервативного гидрофобного ядра всех гомеодоменов Характеристические аминокислотные остатки надсемейства TALE (по отношению к семейству PRD/PAX) № аминокислотный остаток степень консервативности функциональная роль 19 Tyr/Trp/His 95f HF 24 Pro 95 Prot_cont 25 Tyr 100 Prot_cont 26 Pro 95 HF 27 Thr/Ser 95f HB-Ala30.N 38 Thr/Cys fc HF 50 Gly/Ala/Ile fc WBr Характеристические аминокислотные остатки семейства PRD/PAX (по отношению к надсемейству TALE) № аминокислотный остаток степень консервативности функциональная роль 5 Arg 100 DNA 6 Thr 95 DNA 8 Phe 100 HF 12 Gln 100 HF 14 Ile/Leu/Lys/Arg fc other 17 Glu 100 HF 18 Arg/Lys/Gln fc other 22 Arg/Lys/Gln fc HF 23 Ser/Thr/Ala/Gly fc HF 32 Glu/Ala fc HPhil_outside 42 Thr/Glu fc HF 46 Gln/Lys fc WBr 52 Arg/Lys 95f HF 57 Arg/Lys 100f DNA Построение профиля Созданы профили надсемейства TALE Cходство входной последовательности с данным семейством оценивается числом Nscore. При выбранном пороге T последовательности, для которых Nscore>T, считаются принадлежащими семейству, а при Nscore≤T – не принадлежащими семейству. После первой итерации оказалось целесообразным разделить надсемейство TALE на семейства Matα2 и собственно TALE Причина – бóльшая консервативность аминокислотных остатков в пределах семейства Matα2 и собственно TALE Результаты скрининга банка SwissProt: профиль семейства собственно TALE отнес к нему 356 последовательностей из банка SwissProt не найдено ни одной ошибки профиль семейства Matα2 отнес к нему 38 последовательностей ошибки: • одна последовательность, аннотированная как Matα2, имела Nscore<T • для двух последовательностей гомеодоменов аннотация не позволила идентифицировать принадлежность/не принадлежность семейству Распределение Nscore последовательностей по результатам поиска с помощью профиля по БД SwissProt для семейства собственно TALE (T=19) Распределение Nscore последовательнос тей по результатам поиска с помощью профиля по БД SwissProt для семейства Matα2 (T=15) Филогенетическое дерево Анализ вставки и ее возможные роли в гомеодоменах надсемейства TALE Группа Аминокислотные остатоки вставки Iroquois Arg-Lys-Asn PBX Leu-Ser-Asn Leu- Asn –Asn Ile-Asn-His TGIF Arg-Tyr-Asn Arg-Phe-Lys Arg-Phe-Arg KNOX [Tyr/Ser/Ile/Cys/Arg]-[Arg/Lys]-Trp MEIS Leu-[Ser/Thr]-His Matα2 Ile-Glu-Asn Остатки вставки нумерованы как 23А, 23В, 23С Контакт между лейцином из вставки (позиция 23А) и пролином другого гомеобелка Помимо вставки между первой и второй альфа-спиралями характерен мотив ProTyr-Pro (позиции 24-25-26). Мотив следует сразу за вставкой. Этот мотив также участвует во взаимодействии с другим белком – гомеодоменом семейства HOX Структура вставки и мотива Pro-Tyr-Pro а) б) в) а) Гидрофобные контакты: аланин (30 позиция) пролин (26 позиция) и лейцин (позиция 23А)- пролин (24 позиция). б) Гидрофобный контакт тирозин (25 позиция) аспарагин (позиция 23С). в) Водородная связь между серином (27 позиция) и аланином (30 позиция). Выводы Выявлены консервативные аминокислотные остатки в двух семействах гомеодоменов, и описана их вероятная функциональная роль Выдвинута гипотеза, позволяющая объяснить консервативность мотива Pro-Tyr-Pro в надсемействе TALE Построены профили, позволяющие детектировать на принадлежность к семействам собственно TALE или Matα2 входной последовательности. Построено филогенетическое дерево, отображающее дивергенцию семейств собственно TALE и Matα2 СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
