Структурно-функциональное исследование тирозил-тРНК синтетазы млекопитающих

Abstract

В обзоре представлены основные результаты структурно-функционального исследования тирозил-тРНК синтетазы млекопитающих (КФ 6.1.1.1). Рассмотрена множественность молекулярных форм, фермента. Изучена структура активного центра синтетазы методами химических модификаций, и показана существенная роль остатков лизина, гистидина и цистеина. Показано, что во взаимодействии с основной формой тирозил-тРНК синтетазы вовлекается антикодон гомологичной тРНКТуr . Обнаружены специфические конформационные изменения фермента при взаимодействии с субстратами, в том числе с тРНКTyr ; выявлена конформационная адаптация центров связывания тРНК и АТР. На основании полученных данных предложена динамическая модель функционирования синтетазы. Определена первичная структура тирозил-тРНК синтетазы быка с помощью клонирования и секвенирования к ДНК. Предложена, модульная организация фермента: каталитическая, часть, состоящая из свертки Россмана и α -спирального домена, соединена с цитокин подобным не каталитическим, модулем, обладающим сродством к РНК. Предложена гипотеза образования изолированного С-домена вследствие ограниченного протеолиза после активации внутриклеточных протеаз и проявления этим доменом цитокинподобной активности, аналогично цитокину ЕМАР II.

В огляді представлено основні, результати структурно-функціонального дослідження тирозил тРНК синтетази ссавців (КФ 6-1.1.1). Розглянуто множинність молекулярних форм ферменту. Вивчено структуру активного центра синтетази методами хімічних модифікацій і показано суттєву роль залишків лізину, гістидину і цистеїну. Продемонстровано, що до взаємодії з основною формою тирозил-тРНК синтетази залучається антикодон гомологічної тРНКTyr . Встановлено специфічні конформаційні зміни ферменту при взаємодії з субстратами, в тому числі з тРНК ; виявлено конформаційну адаптацію центрів зв'язування тРНК і АТР. На основі отриманих даних запропоновано динамічну модель функціонування синтетази. Визначено первинну структуру тирозил-тРНК синтетази бика шляхом клонування і секвенування к ДНК. Запропоновано модульну організацію ферменту: каталітична частина, яка складається зі згортки Россмана та α-спірального домену, з'єднана з цитокін-подібним некаталітинним модулем, спорідненим з РНК. Запропоновано гіпотезу стосовно утворення ізольованого С-домену внаслідок обмеженого протеолізу після активації внутрішньоклітинних проте аз і проявлення цим доменом цитокінподібної активності, аналогічно цитокіну EMAP IІ.

The main results of the structural and functional investigation of mammalian tyrosyl-tRNA synthetase are reviewed. The multiplicity of molecular forms of enzyme is analyzed. Structure of the active site of synthetase has been studied by chemical modification methods and the essential, role of lysine, histidine and cysteine residues has been revealed. It was found that the anticodon of homologous bovine tRNATyr is involved in the interaction with the main form of synthetase in the complex. Conformational changes of enzyme in the course of substrate binding, including tRNA recognition have been revealed. On the basis of the data obtained the dynamical model of functioning of tyrosyl-tRNA synthetase has been proposed. Primary structure of bovine tyrosyl-tRNA synthetase has been determined by cDNA cloning and sequencing. The modular organization of tyrosyl-tRNA synthetase is proposed where the catalytic part of enzyme composed by Rossniann fold and α-helical domain is connected to a cytokine-like C-terminaf module. The hypothesis is forwarded about possible forming of the isolated C-domain as a result of the proteolytic digestion after proiease activation and about possible cytokine like activity of this C-domain similar EMAP II cytokine.