Лаборатория структурных исследований аппарата трансляции

Основные научные достижения

Главной тематикой лаборатории с 80-х годов прошлого века было исследование структуры компонентов белок-синтезирующей системы. Наиболее важными достижениями можно считать получение пригодных к рентгеноструктурным исследованиям кристаллов фактора элонгации G, 70S рибосом и 30S рибосомных субчастиц, выделенных из экстремально термофильной бактерии Thermus thermophilus. Данные по кристаллам рибосом легли в основу работ ряда зарубежных лабораторий по определению структуры 70S рибосом и 30S рибосомных субчастиц T. thermophilus, которые в 2009 году были отмечены Нобелевской премией. Пространственная структура фактора элонгации G (EF-G), которая явилась первым примером мимикрии белком структуры тРНК, была определена нашей группой совместно с лабораторией А. Лильяса (Лунд, Швеция). В 90-ые годы лаборатория структурных исследований аппарата трансляции совместно с группой С.В.Никонова в нашем Институте и в сотрудничестве с рядом зарубежных лабораторий занималась определением кристаллических структур изолированных рибосомных белков и комплексов отдельных рибосомных белков со специфическими фрагментами рибосомных РНК. Были определены структуры пяти комплексов рибосомных белков с РНК, в том числе структура изолированного рибосомного L1-выступа, что позволило дополнить и уточнить структуру большой рибосомной субчастицы. В сотрудничестве с группами в Швеции и Франции методами ЯМР были определены также структуры восьми рибосомных белков в растворе. Все эти работы были важным вкладом в определение пространственной структуры рибосом. Совместно с группой С.В.Никонова и нашими aвстрийскими коллегами был проведен цикл работ по исследованиям структурных основ регуляции трансляции: проводилось определение структуры регуляторных комплексов рибосомного белка L1 с фрагментами его мРНК и сравнение этих структур со структурой рибосомного комплекса L1-23S рРНК. С помощью мутагенного анализа РНК-белковых взаимодействий в комплексах рибосомных белков с фрагментами РНК были получены важные результаты по принципам РНК-белкового узнавания. Исследовалась также роль отдельных рибосомных белков в сборке и функционировании бактериальной рибосомы. Начиная с середины 2000-ных годов, нами проводятся исследования фактора инициации трансляции 2 из архей. Это гетеротримерный белок гомологичный у архей и эукариот (a/eIF2). Нами была определена впервые структура полноразмерного aIF2 и структура функционально-важного тройственного комплекса этого белка с ГТФ и метионилированной инициаторной тРНК. Совместно с группой И. Шатского (МГУ) было показано, что архейный фактор aIF2 способен образовывать преинициаторный комплекс с эукариотической рибосомой.

Перспективы исследований

В настоящее время в лаборатории ведется работа по исследованию структуры эукариотического фактора инициации трансляции 2 из дрожжей и человека. Получены кристаллы ряда химерных (архейно-эукариотических) тройственных комплексов с инициаторной тРНК. Ведётся работа по определению их структуры. Получены кристаллы мутантных форм гамма-субъединицы a/eIF2, для которых известно, что данные мутации являются причиной нейродегенеративных болезней человека. Определение структуры таких мутантных форм белка должно помочь в понимании структурных причин их функциональных дефектов. Эти работы ведут к поиску мишеней для создания лекарственных средств. Кроме того, продолжается работа по получению, кристаллизации и структурным исследованиям отдельных компонентов архейной рибосомы, а также по структуре ряда регуляторных комплексов рибосомных белков с фрагментами их мРНК. В рамках этого направления, в частности, исследуется боковой Р выступ большой рибосомной субчастицы архей, структура которого плохо определяется в составе интактных рибосом из-за его высокой подвижности. Работа по определению и анализу структур регуляторных РНК-белковых комплексов должна расширить понимание структурных основ регуляции трансляции и принципов РНК-белкового узнавания.