«Активация терминации трансляции факторами, вовлеченными в формирование closed-loop» тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.03, кандидат наук Иванов Александр Владимирович

• Иванов Александр Владимирович
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Иванов Александр Владимирович

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Инициация трансляции эукариот

1.1.1. Активация мРНК

1.1.2. Сборка 43S инициаторного комплекса

1.1.3. Загрузка мРНК, сканирование 5'НТО и выбор старт-кодона

1.1.4. Образование 80S

1.2. Элонгация трансляции эукариот

1.3. Терминация трансляции

1.3.1. Факторы терминации трансляции

1.3.2. Взаимодействие eRF1-eRF3

1.3.3. Факторы терминации трансляции в рибосоме

1.4. Рециклинг рибосом

1.5. Closed-loop мРНК

1.5.1 Closed loop. Протеолитическое расщепление факторов

1.6. РАВР

1.6.1. Структура

1.6.2. Изоформы и функции

1.7. PAIP1

1.7.1. Структура PAIP1

1.7.2. Изоформы и функции PAIP1

1.8. PAIP2

1.9. eIF4G

1.9.1. Структура eIF4G

1.9.2. Функции eIF4G

1.10. Заключение

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1. Бактериальные штаммы и плазмиды

2.2. Используемые среды

2.3. Используемые буферы и реактивы

2.4. Используемые антитела

2.5. Используемые ферменты

2.6. Используемые праймеры

2.7. Общие молекуляно-биологические методы, используемые в работе

2.7.1 Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

2.7.2. Электрофорез в агарозном геле

2.7.3. Очистка фрагментов ДНК из агарозы

2.7.4. Расщепление ДНК эндонуклеазами рестрикции

2.7.5. Лигирование ДНК

2.7.6. Переосаждение ДНК

2.7.7. Трансформация E. coli плазмидной ДНК

2.7.8. Анализ клонов методом ПЦР-скрининга

2.7.9. Выделение плазмидной ДНК из E. coli

2.7.10. Определение первичной структуры (секвенирование) ДНК при помощи автоматической системы Applied Biosystems ABI

2.7.11. Электрофорез белков в денатурирующем ПААГ

2.7.12. Электрофорез нуклеиновых кислот в денатурирующем ПААГ

2.7.13. Иммуноблотинг

2.8. Выделение и очистка белков

2.8.1.Выделение компонентов для реконструированной системы трансляции

2.8.2. Экспрессия и выделение PABP

2.8.3. Выделение и очистка GST химер PAIP1, PAIP2, p100, p50,. МА3, eIF4G2

2.8.4. Выделение и очистка PAIP1, PAIP2, p100, МА3, W2, p50, eIF4G2, p86

2.8.5. Экспрессия и выделение eRF3a

2.9. Получение мРНК для реконструированной системы in vitro

2.10. Сборка преТК

2.11. Тоу-принт анализ

2.12. Анализ гидролиза пептидил-тРНК

2.13. GTPазный тест

2.14. Pull down анализ

2.15. Cвязывание факторов с ТК

2.16.Связывание факторов с рибосомами

2.17. Гель-фильтрация белковых комплексов

2.18. Получение кэпированных мРНК для люциферазного теста в бесклеточной системе трансляции

2.19. Люциферазный тест в бесклеточной системе трансляции

2.20. Статистическая обработка данных

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. PABP стимулирует эукариотическую терминацию трансляции

3.1.1. РАВР стимулирует узнавание стоп кодона

3.1.2. PABP стимулирует образование ТК в присутствии негидролизуемого аналога GTP -GDPCP

3.1.3. PABP связанный с поли(А) хвостом стимулирует образование ТК

3.1.4. РАВР стимулирует гидролиз пептидил-тРНК

3.1.5. РАВР не влияет на GTPазную активность eRF3

3.1.6. C - концевая часть РАВР необходима и достаточна для стимуляции терминации трансляции

3.1.7. РАВР стимулирует загрузку комплекса eRF1*eRF3a в вакантную 80S рибосому

3.1.8. PABP диссоциирует от eRF3а после загрузки в рибосому

3.1.9. Разработка методов связывания белков с преТК

3.1.10. PABP стимулирует загрузку комплекса eRF1*eRF3a в преТК

3.1.11. Модель механизма действия РАВР на терминацию трансляции

3.2. Эффекты PAIP1 и PAIP2 на терминацию трансляции эукариот

3.2.1 Количественная оценка результатов toe-print анализа

3.2.2. PAIP1 влияет на формирование терминационного комплекса

3.2.3. PAIP1 не влияет на узнавание стоп кодона в присутствии GDPCP

3.2.4. PAIP1 взаимодействует с eRF3

3.2.5. PAIP1 и PAIP2 подавляют стимулирующий эффект PABP на формирование ТК

3.2.6. PAIP2 отменяет эффект PAВР на гидролиз-пептидил-тРНК

3.2.7. PAIP1 и PAIP2 стимулируют сквозное чтение стоп кодонов

3.2.8. Модель действия PAIP1 и PAIP2 в терминации трансляции

3.3. eIF4F стимулирует терминацию трансляции эукариот

3.3.1. Гидролиз пептидил-тРНК стимулируется разными формами eIF4G

3.3.2. GTPазная активность eRF3 активируется MIF4G доменом

3.3.3. Обе изоформы eIF4G стимулируют образование ТК

3.3.4. eIF4G связывается с обоими факторами терминации трансляции различными доменами

3.3.5. eIF4G не стимулирует загрузку факторов терминации в рибосому

3.3.6. Эффекты других белков на активность eIF4G в терминации трансляции

3.3.7. Модель стимуриующего эффекта eIF4G в терминации трансляции эукариот

3.4. Инициаторная метиониновая тРНК стимулирует формирование ТК

3.5. Эффекты факторов формирующих closed loop на терминацию трансляции

ГЛАВА 4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выводы

Список использованной литературы

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ATP - аденозинтрифосфат CTP - цитозинтрифосфат

eEF - эукариотический фактор элонгации трансляции

eIF - эукариотический фактор инициации трансляции

eRF - эукариотический фактор терминации трансляции

GAC - GTPa3 активирующий центр

GST - глутатион^-трансфераза

GTP - гуанозинтрифосфат

NMD - Nonsense Mediated Decay

dNTP - дезоксинуклеотидтрифосфаты

NTP - нуклеотидтрифосфаты

PABP - Polyadenine Binding Protein

PAIP - PABP Interacting Protein

PAM - PABP Associated Motif

RRM - RNA Recognition Motif

uORF - upstream открытые рамки считывания

UTP - урацилтрифосфат

а.о. - аминокислотный остаток

нт - нуклеотид

НТО - нетранслируемая область

Онт. ед. люм. - относительные единицы люм

Онт. ед. фл. - относительные единицы флуоресценции

Онт. ед. - относительные единицы

ПААГ - полиакриламидный гель ПТЦ - пептидил-трансферазный центр ПЦР - полимеразная цепная реакция

преТК - претерминационный комплекс ТК - терминационный комплекс

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему ««Активация терминации трансляции факторами, вовлеченными в формирование closed-loop»»

Актуальность темы исследования

Биосинтез белка - один из основных жизненно важных процессов в клетке. Трансляция белка идет во всех группах живых организмов, за исключением вирусов, во всех типах клеток и тканей. Во время этого процесса генетическая информация, закодированная в виде мРНК конвертируется в аминокислотную последовательность белков. Трансляционный аппарат клетки состоит из рибосом, тРНК и белковых факторов трансляции. Следует отметить, что основные принципы функционирования рибосом одинаковы у всех организмов, что подтверждается высокой консервативностью последовательностей рРНК и сходными структурами коровых частей рибосом. Различия наблюдаются на уровне отдельных стадий трансляции.

Трансляция напрямую или косвенно связана со многими важными процессами в клетке: транскрипцией, деградацией мРНК, транспортом мРНК, аминоацилированием тРНК, сайленсингом мРНК, вирусной репликацией, фолдингом белков, а также производством антигенных пептидов. Регуляция трансляции осуществляется преимущественно на уровне инициации и вовлекает в этот процесс множество киназ и фосфотаз [1].

Исследование биосинтеза белка важно как с фундаментальной, так и с прикладной точек зрения. Разработка и оптимизация бесклеточных систем синтеза белка или пептидов а также разработки в области синтетической биологии (смена генетического кода, новые аминокислоты в составе белков) напрямую связаны с фундаментальными исследованиями трансляционного аппарата [2, 3]. Кроме того, гены трансляционного аппарата широко используются при постореннии филогенетических деревьев, так как они высоко консервативны. Рибосома является одной из основных мишеней для антибиотиков. Даже небольшие различия в структуре прокариотических и эукариотических рибосом позволяют разрабатывать селективные антибиотики [4]. Другим важным прикладным аспектом исследования трансляции, является поиск путей терапии болезней человека - рибосомопатий, связанных с мутациями в рРНК, рибосомных белках или в компонентах для биогенеза рибосом [5]. Группа известных на сегодня рибосомопатий насчитывает около 20 болезней. Кроме того, ряд мутаций в регулирующих трансляцию белках и в трансляционных факторах коррелирует с развитием раковых заболеваний. С другой стороны, мутации в генах могут приводить к появлению новых стоп кодонов и преждевременному прекращению синтеза белка. Для лечения таких генетических заболеваний разрабатываются препараты влияющие на точность прочтения стоп кодонов [6].

Эукариотические мРНК в клетке способны образовывать замкнутые структуры со сближеными концами (closed-loop). При формировании этих структур происходит взаимодействие факторов инициации и терминации трансляции [7]. Образование closed-loop оказывает сильное влияние на общую эффективность трансляции, при этом детальный механизм активации трансляции неизвестен. Он может заключаться как в регуляции инициации, так и терминации трансляции.

Степень проработаности темы исследования

В то время как стадия инициации и ее регуляция хорошо изучены, терминация -наименее изученная стадия трансляции эукариот. Считается, что в ней участвуют два белковых фактора - eRF1 и eRF3. Способы регуляции терминации трансляции эукариот остаются также не изученными. Как показано в некоторых работах, фактор РАВР, связывающийся с поли(А) хвостами мРНК и стимулирующий инициацию трансляции, действует в том числе и на стадию терминации [8]. Поскольку РАВР является одним из двух ключевых белков для формирования closed-loop структуры, отсюда вытекают различные эффекты РАВР на терминацию, обусловленые пространственной структурой мРНК, меняющие локальные концентрации факторов. Известно, что PABP связывается с фактором термианции eRF3, но механизм его действия на терминацию не известен [9]. Его вероятное участие в терминации трансляции косвенно подтверждается его влиянием на такие процессы как NMD, и определение стоп кодона у организмов с двузначным генетическим кодом [8, 10-12]. У РАВР обнаружено два основных белка регулятора - PAIP1 и PAIP2, один из которых активирует, а другой ингибирует трансляцию [13]. Но на данный момент считается, что они влияют на стадию инициации, а их влияние на РАВР в терминации не описано. Оба фактора являются также регуляторами closed-loop, что вносит их вклад в эффективность трансляции и делает важными игроками при регуляции трансляции в клетке. Фактор инициации трансляции eIF4G, кроме основной функции при инициации трансляции, также играет ключевую роль в формировании closed-loop структур. Согласно недавней работе, он также ингибирует процесс NMD, т.е. регулирует процесс связаный с элеменированием негативного эффекта от образования преждевременных стоп кодонов [14]. При этом ничего не известно про его участие в терминации трансляции. Из вышесказанного можно заключить, что факторы формирующие или регулирующие closed-loop структуры взаимно влияют друг на друга и являются важными компонентами регуляции трансляционной активности в клетке.

Цели и задачи исследования

Целью данной работы являлось выяснение роли факторов инициации, ответственных за формирование closed-loop структуры мРНК - PABP и eIF4G, а также их регуляторных белков PAIP1 и PAIP2, в терминации трансляции млекопитающих.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Описать активность белка РАВР в терминации трансляции

2. Определить регулирующую активность белков PAIP1 и PAIP2 в ходе терминации трансляции

3. Установить роль фактора инициации eIF4G в терминации трансляции Научная новизна и практическая и теоретическая значимость исследования

В работе проведено исследование влияния белков, формирующих closed-loop структуру мРНК на терминацию трансляции. Установлен молекулярный механизм стимулирующего эффекта РАВР на терминацию трансялции. Нами выяснено, что РАВР загружает терминационый комплекс eRF1^eRF3 в рибосому, связываясь с eRF3. Впервые получены сведения о роли белков-регуляторов PABP - PAIP1 и PAIP2 в терминациии трансляции. Их эффекты заключаются в нивелировани действия свободного, не связанного с поли(А) хвостами мРНК, РАВР на терминацию трансляции. Мы впервые показали взаимодействие PAIP1 c eRF3, что также имеет функциональный аспект - при некоторых условиях происходит стимуляция формирования терминационного комплекса за счет повышения его стабильности. Мы впервые показали, то две изоформы фактора инициации eIF4G (1 и 2) стимулируют терминацию трансляции и описали молекулярный механизм этого процесса. Это происходит за счет связывания MIF4G домена eIF4G с G доменом eRF3, что приводит к стимуляции гидролиза GTP фактором eRF3. Также мы показали необходимость МА3 домена фактора eIF4G для стимуляции терминации - связываясь с С доменом eRF1 он вытесняет eRF3 после гидролиза GTP и запускает гидролиз пептидил-тРНК.

Полученные данные расширяют представления о функциях и роли РАВР и eIF4G, а также дают возможные объяснения описанному ранее влиянию этих белков на другие стадии трансляции. Становится понятен механизм функционирования РАВР в терминации. Полученные данные о функционировании второго белка, формирующего closed-loop eIF4G позволили не только предложить молекулярный механизм его работы, но и дать функциональное подтверждение одной из гипотез механизма работы терминационых факторов после узнавания стоп кодона.

Методология и методы исследования

Для выяснения молекулярного механизма действия факторов, формирующих closed loop нами нами использовалась реконструированная in vitro система трансляции млекопитающих [15]. Полученные индивидуальные компоненты трансляционного аппарата - рибосомы человека и кролика, рекомбинантные белковые факторы трансляции человека, нативные белковые факторы трансляции кролика и человека, модельные мРНК и суммарная тРНК, использовались для сборки преТК. Дальнейшие эксперименты по определению эффекта факторов closed loop на активность факторов терминации проводились на очищенных в градиенте сахарозы преТК. Разные стадии терминации трансляции тестировались с помощью соответствующих методов: образование терминационных комплексов (ТК) - методом toe-print анализа, гидролиз пептидил-тРНК - методом определения количества высвобождения меченного пептида, связывание факторов с рибосомами - методом центрифугирования рибосомных комплексов в градиенте сахарозы с последующей детекцией белков иммуноблоттингом, гидролиз GTP - путем измерения высвобождения радиоактивно меченого фосфатного остатка. Взаимодействия белков друг с другом определялись с помощью pull down анализа с последующей детекцией иммуноблотингом. Влияние некоторых факторов на сквозное чтение стоп-кодонов определялось с помощью люциферазного теста в бесклеточной системе трансляции.

Полжения выносимые на защиту

1. Фактор PABPС1 млекопитающих in vitro стимулирует терминацию трансляции эукариот путем загрузки термианционного фактора eRF3 в рибосому.

2. Для функционирования PABPC1 необходима и достаточна его С-концевая половина, связывание с мРНК не играет роли для функции PABPC1 в термианции.

3. Белки-регуляторы PAIP1 и PAIP2, связываясь с PABPC1 ингибируют его функционирование в терминации трансляции

4. Факторы инициации трансляции eIF4G1 и eIF4G2 стимулируют термианцию трансляции, связываясь своими MIF4G и MA3 доменами c eRF3 и eRF1 соответственно.

Апробация диссертационной работы и степень достоверности полученных

результатов

Достоверность представленных в диссертации данных и сделанных выводов определяется использованием большого количества современных молекулярно-биологических методов исследования трансляцинного аппарата.

Результаты работы опубликованы в 3 рецензируемых научных журналах, рекомендованых ВАК. Данные диссертационной работы представлены на 2 международных и 1 российской конференциях - Translation Control Meeting (EMBL, Гейдельберг, Германия) и . V Съезд биохимиков России, (Сочи - Дагомыс, Россия). Цель поставленой работы достигнута.

Основные результаты диссертационной работы отражены в перечисленных ниже публикациях:

1. Ivanov A., Mikhailova T., Eliseev B., Yeramala L., Sokolova E., Susorov D., Shuvalov A., Schaffitzel C., Alkalaeva E. PABP enhances release factor recruitment and stop codon recognition during translation termination. Nucleic Acids Res. 2016 Sep 19; 44(16):7766-76.

2. Susorov D., Mikhailova T., Ivanov A., Sokolova E., Alkalaeva E. Stabilization of eukaryotic ribosomal termination complexes by deacylated tRNA. Nucleic Acids Res. 2015 Mar 31; 43(6):3332-43

3. Mikhailova T., Shuvalova E., Ivanov A., Susorov D., Shuvalov A., Kolosov P.M., Alkalaeva E. RNA helicase DDX19 stabilizes ribosomal elongation and termination complexes. Nucleic Acids Res. 2017 Feb 17; 45(3):1307-1318.

Тезисы конференций:

1. PABP stimulates translation termination in vitro. Aleksandr Ivanov, Tatiana Mikhaylova, Denis Susorov, Elizaveta Sokolova, Boris Eliseev, Christiane Schaffitzel, Elena Alkalaeva// EMBO Conference on Protein Synthesis and Translational Control, MeyerhofstraBe 1 69117 Heidelberg, Germany, 9-13 September 2015 (poster presentation), p.182

2. PAIP1 and PAIP2 regulate function of PABP in translation termination. Aleksandr Ivanov, Tatiana Mikhaylova, Ivan Shatsky, Ilya Terenin, Elena Alkalaeva// EMBO Conference: Protein Synthesis and Translational Control, Heidelberg, Germany, 6-9 September 2017(poster presentation), p185

3. Иванов А.В., Алкалаева Е.З. «PABP стимулирует терминацию трансляции путем позиционирования фактора eRF3a в рибосоме»// НАУЧНЫЕ ТРУДЫ V Съезда физиологов СНГ, V Съезда биохимиков России, Конференции ADFLIM Сочи - Дагомыс, Россия, 4-8 октября, 2016 (постерный доклад), 26 | ACTA NATURAE | СПЕЦВЫПУСК том 2 | 2016.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Биосинтез белка можно разделить на несколько стадий: инициация, элонгация, терминация, рециклинг. Во время инициации происходит выбор мРНК для трансляции, связывание с ней иницаторных факторов и малой субъединицы рибосомы, выбор инициирующего кодона и образование полной рибосомы, путем присоединения большой субъединицы. В такой рибосоме в Р-сайте находится инициаторная Мет-тРНК, готовая к транспептидации. На стадии элонгации в рибосому с помощью элонгационных факторов доставляется Аа-тРНК, которая связывается с мРНК кодоном в А-сайте. Затем происходит транспептидация, в результате чего пептидная цепь удлиняется на одну аминокислоту. Далее элонгационные факторы способствуют последующей транслокации, в результате которой рибосома смещается на один триплет в 3' направлении мРНК, а тРНК попадают из А и Р сайтов в Р и Е сайты соответственно. Последовательные циклы элонгации продолжаются до тех пор, пока в А-сайте не окажется один из стоп кодонов, не кодирующих аминокислоту. Тогда с рибосомой связываются терминационные факторы, узнающие стоп кодон и запускающие гидролиз пептидил-тРНК, в результате чего синтезированный пептид выходит из рибосомы. После терминации происходит рециклинг: в результате работы рециклинг факторов большая субъединица рибосомы диссоциирует, тРНК удаляется из Р-сайта, малая субъединица рибосомы отделяется от мРНК. Все описанные стадии за исключением элонгации довольно сильно различаются у прокариот и эукариот, что видно даже в различном количестве факторов - 12 трансляционных факторов у прокариот и более 20 у эукариот. Одними из самых малоизученных стадий у эукариот являются терминация и рециклинг [16-18].

1.1 Инициация трансляции эукариот

1.1.1. Активация мРНК

Начальная стадия синтеза белка в эукариотах включает активацию мРНК, сборку 43S инициаторного комплекса, загрузку в него мРНК, сканирование лидерной последовательности в поисках старт кодона, образование 48S инициаторного комплекса, и наконец сборку 80S рибосомы, готовой к элонгации. Эукариотическая мРНК содержит на 5' конце модифицированный остаток гуанина - кэп, а на 3' конце несет полиадениновый хвост (поли(А)). мРНК у эукариот моноцистронны, но нередко в 5' нетранслируемых областях (НТО) содержатся короткие рамки считывания (upstream open reading frames, uORFs). С эукариотической мРНК связываются различные белки, как мажорные - YB-1 и полиаденинсвязывающий белок (poly(A) binding protein, РАВР), так и другие белки, представленные в меньшем количестве - факторы инициации, белки, осуществляющие

сайленсинг или связывающиеся со специфичными структурами на определенных мРНК. Такие комплексы мРНП называются информосомами [17].

При активации мРНК, с кэпом связывается белковый комплекс eIF4F. Он состоит из трех полипептидов: eIF4A, eIF4E, eIF4G [19]. Фактор eIF4E, связывающий кэп [20], в клетке присутствует в большом количестве, но значительная его часть дефосфорилирована и связана с белком 4E-BP. При фосфорилировании eIF4E отсоединяется от 4E-BP и приобретает способность связывать кэп [21]. eIF4G - большой мультидоменный белок. Он одновременно связывает PABP, eIF4E и eIF4A. Связываясь с eIF4E, он повышает сродство последнего к кэпу [22]. Связываясь при этом с PABP, он способствует формированию closed-loop структуры за счет цепочки взаимодействий 5'кэп - eIF4E - eIF4G - PABP - 3'-poly(A), в которой 5' и 3' концы сближены [7]. Эта структура улучшает эффективность трансляции мРНК. Фактор eIF4A (или DDX2A) - непроцессивная DEAD-box хеликаза, состоящая из двух RecA доменов и использующая энергию АТФ для расплетания РНК-дуплекса [23]. Взаимодействие eIF4G c eIF4A стимулирует хеликазную активность последней [24]. Предполагается, что eIF4A расплетает структурированные участки около кэпа, что улучшает его связывание с eIF4E. Более того, обнаружено, что eIF4E стимулирует активность eIF4A [25]. При активации некоторых мРНК могут также участвовать другие изоформы eIF4E, а также изоформы PABP.

1.1.2. Сборка 43S инициаторного комплекса

В клетке 40S субъединицы рибосом взаимодействуют с комплексом факторов инициации eIF3-eIF1-eIF5-eIF1A, что стимулирует их связывание с тройным комплексом Мет-тРНК-eIF2-GTP, в результате чего образуется 43 S инициаторный комплекс [26]. Структура и упрощеная схема 43 S инициаторного комплекса показаны на Рис. 1. Тройной комплекс формируется при узнавании иницаторной Мет-тРНК фактором eIF2. Фактор eIF2 представляет собой гетеротример. Центральная у субъединица этого белка выполняет основные функции по узнаванию иницаторной Мет-тРНК, связывается с шпилькой h44 на 40S субчастице, а также связывает GTР [27]. Сродство eIF2 к GDP выше, чем GTP, и для его обмена требуется пятисубъединичный фактор eIF2В [28]. Комплекс eIF2-GTP имеет более высокое сродство к Meт-тРНК [29]. Дополнительные субъединицы фактора eIF2 а и в находятся по бокам от основной субъединицы. Субъединица а выполняет регуляторные функции - это площадка для связывания с eIF2B, при фосфорилировании по Ser51 она перестает с ним связываться, что лежит в основе регуляции инициации трансляции [30].

Рис. 1. Структура инициаторного 43S комплекса. А. Крио-ЭМ структура 43S комплекса. Head-голова малой субъединицы рибосомы, body - тело малой субъединици рибосомы. Б. Схема расопложения факторов в 43S комплексе. По [31] с изменениями.

Субъединица ß связывается с Мет-тРНК вместе с eIF2y, что оказывает аллостерический эффект и повышает сродство eIF2 к Мет-тРНК [32]. Из трех субъединиц фактора eIF2 только у связывается с 40S субчастицей рибосомы. Две другие субединицы взаимодействуют с факторами инициации и мРНК. Так обнаружено, что eIF2ß связывается с eIF1, elFlA, eIF5 c, а eIF2a - c мРНК возле E-сайта [33-35].

Фактор инициации трансляции eIF3 - большой, 13 субъединичный фактор, связывающийся преимущественно с внешней стороны платформы 40S и предоставляющий площадку для связывания других факторов инициации (Рис. 1). Несмотря на большой размер, фактор связывается со сравнительно небольшой поверхностью рибосомы. Однако, часть его субъединиц достигают межсубъединичной поверхности рибосом, охватывая 40S в незамкнутое кольцо. Кроме того, eIF3 связывается у с обоих сторон от мРНК канала, удлиняя его [36-38]. Фактор eIF3 разделен на два субкомплекса - PCI/MPN, в который входят a и c субъединицы, и big субкомплекся, состоящий из одноименных субъединиц. PCI обоими субъединицами контактирует с платформой 40S, при этом структура этих белков образует пальцеподобные «выросты», отходящие в разные стороны с которыми взаимодействуют различные белки [36]. C выростами eIF3c взаимодействуют eIFl, eIF5, и возможно eIF2 [39]. Субъединица eIF3d связывает PCI комплекс и рибосомный белок RACK1, обеспечивая взаимодействие с головой 40S и позиционируя eIF3 около выхода мРНК [40]. Через С-концевой «вырост» eIF3a с PIC связывается eIF3b, входящая в big субкомлекс, распложенный около входа в мРНК канал со стороны А-сайта. Это связывание происходит с наружной стороны рибосомы. eIF3b связан с

внешней стороной 40S в щели между шпилькой h16 и белком ES6A. Его N-конец взаимодействует с лабильным белком eIF3j. В свою очередь eIF3j достигает межсубъединичной стороны 40 S со стороны А-сайта и взаимодействует с eIF1A [36]. С-конец eIF3b связывается с eIF3i, а небольшой и слабоструктурированный eIF3g уложен на поверхность этого взаимодействия, что способствует его структуризации [37]. Субкомплекс big полуокружает процессивную хеликазу DHX29, связанную в районе входа в мРНК канал у шпильки h16 [40]. Эта хеликаза используется для расплетания структурированных участков 5'НТО [41]. В итоге образуется цепочка взаимодействий: eIF1A-eIF3j-eIF3b-eIF3a-eIF3c-eIF1 охватывающее рибосому полукольцом (Рис. 1). Необходимо также отметить, что именно eIF3 связывается с цитоскелетом через субъединицу eIF3a и доставляет рибосомы к местам локального синтеза белка [42].

Факторы eIF 1 и eIF1A - небольшие односубъединичные белки, связывающиеся с межсубъединичной стороны рибосомы по обе стороны от шпильки h44. eIF1 связывается около P-сайта, со стороны Е-сайта, eIF1A связывается в районе А-сайта, но свои неструктурированные N и С концы помещает в район Р-сайта [43]. Такое расположение eIF1 и eIF1A мешает Мет-тРНК правильно расположится в Р-сайте и образовать кодон-антикодоновую пару - Мет-тРНК находится в Pout состоянии [44]. При связывании eIF 1 c рибосомой она переходит в «открытое» состояние, при котором ослаблен контакт меду головой и телом 40S (h18-h34) в районе входа в мРНК канал - так называемая «щеколда» (latch) [45]. При этом мРНК может попадать в канал и сканироваться. С-конец eIF1A также поддерживает «открытое» состояние и способствует сканированию, располагаясь в Р-сайте [46]. N-конец eIF1A, наоборот, ингибирует сканирование лидерных последовательностей [47]. eIF2 контактирует лишь с телом 40 S в районе h44 и с небольшим участком головы 40 S в районе E-сайта [33, 38, 48]. Таким образом, eIF2 находится над eIF1 и eIF1A, и с Р-сайтом контактирует только Мет-тРНК, которая наклонена в сторону Е-сайта. В отсутствии eIF1, тройной комплекс усиливает взаимодействие с 40S, что характеризует «закрытое» состояние 40S [45]. Фактор eIF5 связывается с PIC субкомлексом eIF3 и eIF2, и не имеет контактов с мРНК [48]. eIF5 состоит из двух доменов, cоединенных линкером, N-концевой домен связан с eIF2y, С-коневой с eIF2ß [49]. Его точная структура в составе 43 S комплекса неизвестна. Показано, что в клетке факторы eIF1, eIF3 и eIF5 образуют устойчивый комплекс, называемый MFC (multifactor complex) [26]. Однако в in vitro экспериментах обнаружено, что добавление MFC не улучшает сборку 48S, по сравнению с индивидуальными факторами, возможно MFC выполняет роль депо для этих факторов в клетке [50]. Общая схема инициации приведена на Рис. 2.

Рис. 2. Общая схема трансляции на основе крио-ЭМ структур. На первой стадии происходит образование 438 комплекса. Загрузка мРНКфактором еШ4Е приводит к образованию 488 комплеса. После происходит сканирование 5'НТО в поисках нужного старт-кодона. При узнавании старт кодона комлекс преходит в «закрытое» состояние. Последующая ассоциация субъединиц приводит к формировании рибосомы готовой к первому раунду элонгации. По [51]

с изменениями.

1.1.3. Загрузка мРНК, сканирование 5'НТО и выбор старт-кодона

Для загрузки мРНК в рибосомный канал требуются факторы eIF4F, eIF4B, eIF3. На данный момент существуют две модели загрузки - активированная мРНК связанная с eIF4F присоединяется к 43S или мРНК связывается c холо-преиницаторным комплексом, в котором eIF4F связан с eIF3 [27]. Более правдоподобной считается первая модель с активированной мРНК, которая здесь и рассматривается. Для загрузки необходимо, во-первых, расплести вторичные структуры в мРНК вблизи кэпа - для этого используются факторы eIF4A и eIF4B. Известно, что наличие вторичных структур ближе 43 нт к кэпу затрудняет сборку 48S комплекса при отсутствии группы «четвертых» факторов инициации, при этом eIF4A и eIF4B

были обнаружены связанными приблизительно в этом же участке в экспериментах по химическому сшиваниию белков с мРНК [52]. еШ4Л - непроцессивная АТР-зависимая хеликаза. Она состоит из двух ЯееЛ доменов, которые связывают двуцепочечную РНК в присутствии АТР. После гидролиза АТР, происходят конформационные перестройки и сродство еШ4Л к РНК теряется, в результате чего белок диссоциирует [53]. Механизм работы еШ4Б до конца не ясен, известно, что он увеличивает аффинность еШ4Л к РНК, способствуя смыканию ЯееЛ доменов. Кроме того, еШ4Б связывается с одноцепочечной РНК [54]. Помимо описанной выше модели работы есть и другие, хотя и менее известные [16]: еШ4Л не расплетает а перестраивает структуру РНК, что передвигает шпильку в другое место; еШ4Л полимеризуется вдоль мРНК, затравкой служит еШ40, а АТР требуется для стабилизации полимера [16, 17].

Для загрузки мРНК в 43 Б комплекс, должно образоваться соединение между МШ40 доменом еШ40 и еШ3е [55]. Помимо этого, образуются контакты фактора еШ4Б с мРНК и е1Б3 [56]. еШ3 сам по себе также способствует загрузке мРНК, особенно несущих длинные 5'НТО, удлиняя мРНК канал [57]. При загрузке мРНК в 43 Б образуется и-образный изгиб мРНК, при котором 5' и 3' загибаются в сторону внешней поверхности 40Б (Рис. 3) [58-60]. Есть две модели, объясняющие возможный механизм работы хеликаз при сканировании. Согласно первой, рибосома диффузионно движется, расплавляя шпильки, однако со стороны кэпа находятся еШ4Л и еШ4В, которые связываются либо с двуцепочечной либо с одноцепочечной мРНК и предотвращают обратное движение рибосомы [61]. В пользу этой модели получены данные, что РНКаза действует на мРНК преимущественно с 3' стороны от рибосомы. Вторая модель предполагает, что расплетание хеликазами идет на переднем краю рибосомы по направлению к 3' концу мРНК, при этом сзади от движения рибосомы возникают шпильки, мешающие ее обратному движению [62]. Поскольку входящий и выходящий концы мРНК направлены в одну сторону, то еШ40 может доставлять еШ4Л на 3' сторону от движения рибосомы. В пользу это модели также говорит наличие процессивной хеликазы БНХ29 со стороны входа в мРНК канал. Неизвестно, происходит ли выпетливание мРНК позади рибосомы, или разрывается связь еГР40-еГР3. Еще одной хеликазой, связанной с еШ3 является ББХ3 [63].

40S Head

A'ri&Sfciki b .лЯя Jjf

Рис. 3. Схема загрузки мРНК при формировании 48S комлекса. Head - голова 40S субъединицы, platform - платформа 40S субъединицы. Красной линией изображена мРНК. По [64], с изменениями.

Узнавание стартового кодона происходит в результате последовательного сканирования оснований при движении от 5' к 3' концу мРНК [65]. Узнавание старт кодона основывается на стабилизации напряженных конформационных состояний, но детальный механизм до конца не ясен. Старт-кодоны эукариот часто находятся в специфичном контексте (последовательность Козак): GCC GCC (A/G)CC AUG G, хотя у различных организмов они могут отличаться, общей чертой является наличие пурина в -3 позиции и гуанина в +4 позиции [66]. Встречаются также и альтернативные сайты начала синтеза белка, самые распространенные GUG, CUG, замена U в +2 позиции на пурин полостью выключает инициацию на таком кодоне. В узнавании старт кодона участвуют факторы eIF2, eIF1, eIF1A, eIF5. Как описывалось выше, при наличии C-конца eIF1A и eIF 1 в Р-сайте, рибосома находится в открытом состоянии и может двигаться вдоль мРНК, при этом Мет-тРНК не может полностью образовывать кодон-антикодоновую связь, что сразу исключают non-cognate кодоны из списка старт-кодонов. Именно антикодон Мет-тРНК является ключевым фактором дискриминации неправильных кодонов [67].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Иванов Александр Владимирович, 2018 год

Список использованной литературы

1. Molecular biology of the cell. / Alberts B., Wilson J. H., Hunt T. - 5th изд. - New York: Garland Science, 2008. - xxxiii, 1601, 90 p. с.

2. Perez J. G., Stark J. C., Jewett M. C. Cell-Free Synthetic Biology: Engineering Beyond the Cell // Cold Spring Harb Perspect Biol. - 2016. - Vol. 8, № 12.

3. Botte M., Deniaud A., Schaffitzel C. Cell-Free Synthesis of Macromolecular Complexes // Adv Exp Med Biol. - 2016. - Vol. 896. - P. 79-95.

4. Garreau de Loubresse N., Prokhorova I., Holtkamp W., Rodnina M. V., Yusupova G., Yusupov M. Structural basis for the inhibition of the eukaryotic ribosome // Nature. - 2014. - Vol. 513, № 7519. -P. 517-22.

5. Narla A., Ebert B. L. Ribosomopathies: human disorders of ribosome dysfunction // Blood. - 2010. - Vol. 115, № 16. - P. 3196-205.

6. Keeling K. M., Xue X., Gunn G., Bedwell D. M. Therapeutics based on stop codon readthrough // Annu Rev Genomics Hum Genet. - 2014. - Vol. 15. - P. 371-94.

7. Wells S. E., Hillner P. E., Vale R. D., Sachs A. B. Circularization of mRNA by eukaryotic translation initiation factors // Mol Cell. - 1998. - Vol. 2, № 1. - P. 135-40.

8. Ivanov P. V., Gehring N. H., Kunz J. B., Hentze M. W., Kulozik A. E. Interactions between UPF1, eRFs, PABP and the exon junction complex suggest an integrated model for mammalian NMD pathways // EMBO J. - 2008. - Vol. 27, № 5. - P. 736-47.

9. Hoshino S., Imai M., Kobayashi T., Uchida N., Katada T. The eukaryotic polypeptide chain releasing factor (eRF3/GSPT) carrying the translation termination signal to the 3'-Poly(A) tail of mRNA. Direct association of erf3/GSPT with polyadenylate-binding protein // J Biol Chem. - 1999. -Vol. 274, № 24. - P. 16677-80.

10. Singh G., Rebbapragada I., Lykke-Andersen J. A competition between stimulators and antagonists of Upf complex recruitment governs human nonsense-mediated mRNA decay // PLoS Biol. - 2008. -Vol. 6, № 4. - P. e111.

11. Swart E. C., Serra V., Petroni G., Nowacki M. Genetic Codes with No Dedicated Stop Codon: Context-Dependent Translation Termination // Cell. - 2016. - Vol. 166, № 3. - P. 691-702.

12. Eberle A. B., Stalder L., Mathys H., Orozco R. Z., Muhlemann O. Posttranscriptional gene regulation by spatial rearrangement of the 3' untranslated region // PLoS Biol. - 2008. - Vol. 6, № 4. -P. e92.

13. Derry M. C., Yanagiya A., Martineau Y., Sonenberg N. Regulation of poly(A)-binding protein through PABP-interacting proteins // Cold Spring Harb Symp Quant Biol. - 2006. - Vol. 71. - P. 53743.

14. Joncourt R., Eberle A. B., Rufener S. C., Muhlemann O. Eukaryotic initiation factor 4G suppresses nonsense-mediated mRNA decay by two genetically separable mechanisms // PLoS One. - 2014. -Vol. 9, № 8. - P. e104391.

15. Alkalaeva E. Z., Pisarev A. V., Frolova L. Y., Kisselev L. L., Pestova T. V. In vitro reconstitution of eukaryotic translation reveals cooperativity between release factors eRF1 and eRF3 // Cell. - 2006.

- Vol. 125, № 6. - P. 1125-36.

16. Kapp L. D., Lorsch J. R. The molecular mechanics of eukaryotic translation // Annu Rev Biochem.

- 2004. - Vol. 73. - P. 657-704.

17. Молекулярная биология. Рибосомы и биосинтез белка. / Спирин А. С.: Академия, 2011. -496 с.

18. Jackson R. J., Hellen C. U., Pestova T. V. Termination and post-termination events in eukaryotic translation // Adv Protein Chem Struct Biol. - 2012. - Vol. 86. - P. 45-93.

19. Sonenberg N., Hinnebusch A. G. Regulation of translation initiation in eukaryotes: mechanisms and biological targets // Cell. - 2009. - Vol. 136, № 4. - P. 731-45.

20. Matsuo H., Li H., McGuire A. M., Fletcher C. M., Gingras A. C., Sonenberg N., Wagner G. Structure of translation factor eIF4E bound to m7GDP and interaction with 4E-binding protein // Nat Struct Biol. - 1997. - Vol. 4, № 9. - P. 717-24.

21. Roux P. P., Topisirovic I. Regulation of mRNA translation by signaling pathways // Cold Spring Harb Perspect Biol. - 2012. - Vol. 4, № 11.

22. Haghighat A., Sonenberg N. eIF4G dramatically enhances the binding of eIF4E to the mRNA 5'-cap structure // J Biol Chem. - 1997. - Vol. 272, № 35. - P. 21677-80.

23. Rogers G. W., Jr., Komar A. A., Merrick W. C. eIF4A: the godfather of the DEAD box helicases // Prog Nucleic Acid Res Mol Biol. - 2002. - Vol. 72. - P. 307-31.

24. Hilbert M., Kebbel F., Gubaev A., Klostermeier D. eIF4G stimulates the activity of the DEAD box protein eIF4A by a conformational guidance mechanism // Nucleic Acids Res. - 2011. - Vol. 39, № 6.

- P. 2260-70.

25. Feoktistova K., Tuvshintogs E., Do A., Fraser C. S. Human eIF4E promotes mRNA restructuring by stimulating eIF4A helicase activity // Proc Natl Acad Sci U S A. - 2013. - Vol. 110, № 33. - P. 13339-44.

26. Asano K., Clayton J., Shalev A., Hinnebusch A. G. A multifactor complex of eukaryotic initiation factors, eIF1, eIF2, eIF3, eIF5, and initiator tRNA(Met) is an important translation initiation intermediate in vivo // Genes Dev. - 2000. - Vol. 14, № 19. - P. 2534-46.

27. Aitken C. E., Lorsch J. R. A mechanistic overview of translation initiation in eukaryotes // Nat Struct Mol Biol. - 2012. - Vol. 19, № 6. - P. 568-76.

28. Konieczny A., Safer B. Purification of the eukaryotic initiation factor 2-eukaryotic initiation factor 2B complex and characterization of its guanine nucleotide exchange activity during protein synthesis initiation // J Biol Chem. - 1983. - Vol. 258, № 5. - P. 3402-8.

29. Kolitz S. E., Lorsch J. R. Eukaryotic initiator tRNA: finely tuned and ready for action // FEBS Lett. - 2010. - Vol. 584, № 2. - P. 396-404.

30. Sudhakar A., Ramachandran A., Ghosh S., Hasnain S. E., Kaufman R. J., Ramaiah K. V. Phosphorylation of serine 51 in initiation factor 2 alpha (eIF2 alpha) promotes complex formation between eIF2 alpha(P) and eIF2B and causes inhibition in the guanine nucleotide exchange activity of eIF2B // Biochemistry. - 2000. - Vol. 39, № 42. - P. 12929-38.

31. Cate J. H. Human eIF3: from 'blobology' to biological insight // Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. - 2017. - Vol. 372, № 1716.

32. Naveau M., Lazennec-Schurdevin C., Panvert M., Mechulam Y., Schmitt E. tRNA binding properties of eukaryotic translation initiation factor 2 from Encephalitozoon cuniculi // Biochemistry. -2010. - Vol. 49, № 40. - P. 8680-8.

33. Shin B. S., Kim J. R., Walker S. E., Dong J., Lorsch J. R., Dever T. E. Initiation factor eIF2gamma promotes eIF2-GTP-Met-tRNAi(Met) ternary complex binding to the 40S ribosome // Nat Struct Mol Biol. - 2011. - Vol. 18, № 11. - P. 1227-34.

34. Olsen D. S., Savner E. M., Mathew A., Zhang F., Krishnamoorthy T., Phan L., Hinnebusch A. G. Domains of eIFIA that mediate binding to eIF2, eIF3 and eIF5B and promote ternary complex recruitment in vivo // EMBO J. - 2003. - Vol. 22, № 2. - P. 193-204.

35. Pisarev A. V., Kolupaeva V. G., Pisareva V. P., Merrick W. C., Hellen C. U., Pestova T. V. Specific functional interactions of nucleotides at key -3 and +4 positions flanking the initiation codon with components of the mammalian 48S translation initiation complex // Genes Dev. - 2006. - Vol. 20, № 5. - P. 624-36.

36. Aylett C. H., Boehringer D., Erzberger J. P., Schaefer T., Ban N. Structure of a yeast 40S-eIF1-eIF1A-eIF3-eIF3j initiation complex // Nat Struct Mol Biol. - 2015. - Vol. 22, № 3. - P. 269-71.

37. Erzberger J. P., Stengel F., Pellarin R., Zhang S., Schaefer T., Aylett C. H., Cimermancic P., Boehringer D., Sali A., Aebersold R., Ban N. Molecular architecture of the 40SeIF1eIF3 translation initiation complex // Cell. - 2014. - Vol. 158, № 5. - P. 1123-35.

38. Hashem Y., des Georges A., Dhote V., Langlois R., Liao H. Y., Grassucci R. A., Hellen C. U., Pestova T. V., Frank J. Structure of the mammalian ribosomal 43S preinitiation complex bound to the scanning factor DHX29 // Cell. - 2013. - Vol. 153, № 5. - P. 1108-19.

39. Llacer J. L., Hussain T., Marler L., Aitken C. E., Thakur A., Lorsch J. R., Hinnebusch A. G., Ramakrishnan V. Conformational Differences between Open and Closed States of the Eukaryotic Translation Initiation Complex // Mol Cell. - 2015. - Vol. 59, № 3. - P. 399-412.

40. des Georges A., Dhote V., Kuhn L., Hellen C. U., Pestova T. V., Frank J., Hashem Y. Structure of mammalian eIF3 in the context of the 43S preinitiation complex // Nature. - 2015. - Vol. 525, № 7570. - P. 491-5.

41. Pisareva V. P., Pisarev A. V., Komar A. A., Hellen C. U., Pestova T. V. Translation initiation on mammalian mRNAs with structured 5'UTRs requires DExH-box protein DHX29 // Cell. - 2008. -Vol. 135, № 7. - P. 1237-50.

42. Pincheira R., Chen Q., Huang Z., Zhang J. T. Two subcellular localizations of eIF3 p170 and its interaction with membrane-bound microfilaments: implications for alternative functions of p170 // Eur J Cell Biol. - 2001. - Vol. 80, № 6. - P. 410-8.

43. Weisser M., Voigts-Hoffmann F., Rabl J., Leibundgut M., Ban N. The crystal structure of the eukaryotic 40S ribosomal subunit in complex with eIF1 and eIF1A // Nat Struct Mol Biol. - 2013. -Vol. 20, № 8. - P. 1015-7.

44. Rabl J., Leibundgut M., Ataide S. F., Haag A., Ban N. Crystal structure of the eukaryotic 40S ribosomal subunit in complex with initiation factor 1 // Science. - 2011. - Vol. 331, № 6018. - P. 7306.

45. Passmore L. A., Schmeing T. M., Maag D., Applefield D. J., Acker M. G., Algire M. A., Lorsch J. R., Ramakrishnan V. The eukaryotic translation initiation factors eIF1 and eIF1A induce an open conformation of the 40S ribosome // Mol Cell. - 2007. - Vol. 26, № 1. - P. 41-50.

46. Yu Y., Marintchev A., Kolupaeva V. G., Unbehaun A., Veryasova T., Lai S. C., Hong P., Wagner G., Hellen C. U., Pestova T. V. Position of eukaryotic translation initiation factor eIF1A on the 40S ribosomal subunit mapped by directed hydroxyl radical probing // Nucleic Acids Res. - 2009. - Vol. 37, № 15. - P. 5167-82.

47. Saini A. K., Nanda J. S., Lorsch J. R., Hinnebusch A. G. Regulatory elements in eIF1A control the fidelity of start codon selection by modulating tRNA(i)(Met) binding to the ribosome // Genes Dev. -2010. - Vol. 24, № 1. - P. 97-110.

48. Hussain T., Llacer J. L., Fernandez I. S., Munoz A., Martin-Marcos P., Savva C. G., Lorsch J. R., Hinnebusch A. G., Ramakrishnan V. Structural changes enable start codon recognition by the eukaryotic translation initiation complex // Cell. - 2014. - Vol. 159, № 3. - P. 597-607.

49. Alone P. V., Dever T. E. Direct binding of translation initiation factor eIF2gamma-G domain to its GTPase-activating and GDP-GTP exchange factors eIF5 and eIF2B epsilon // J Biol Chem. - 2006. -Vol. 281, № 18. - P. 12636-44.

50. Sokabe M., Fraser C. S., Hershey J. W. The human translation initiation multi-factor complex promotes methionyl-tRNAi binding to the 40S ribosomal subunit // Nucleic Acids Res. - 2012. - Vol. 40, № 2. - P. 905-13.

51. Aylett C. H., Ban N. Eukaryotic aspects of translation initiation brought into focus // Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. - 2017. - Vol. 372, № 1716.

52. Pestova T. V., Kolupaeva V. G. The roles of individual eukaryotic translation initiation factors in ribosomal scanning and initiation codon selection // Genes Dev. - 2002. - Vol. 16, № 22. - P. 290622.

53. Liu F., Putnam A., Jankowsky E. ATP hydrolysis is required for DEAD-box protein recycling but not for duplex unwinding // Proc Natl Acad Sci U S A. - 2008. - Vol. 105, № 51. - P. 20209-14.

54. Ozes A. R., Feoktistova K., Avanzino B. C., Fraser C. S. Duplex unwinding and ATPase activities of the DEAD-box helicase eIF4A are coupled by eIF4G and eIF4B // J Mol Biol. - 2011. - Vol. 412, № 4. - P. 674-87.

55. LeFebvre A. K., Korneeva N. L., Trutschl M., Cvek U., Duzan R. D., Bradley C. A., Hershey J. W., Rhoads R. E. Translation initiation factor eIF4G-1 binds to eIF3 through the eIF3e subunit // J Biol Chem. - 2006. - Vol. 281, № 32. - P. 22917-32.

56. Methot N., Song M. S., Sonenberg N. A region rich in aspartic acid, arginine, tyrosine, and glycine (DRYG) mediates eukaryotic initiation factor 4B (eIF4B) self-association and interaction with eIF3 // Mol Cell Biol. - 1996. - Vol. 16, № 10. - P. 5328-34.

57. Chiu W. L., Wagner S., Herrmannova A., Burela L., Zhang F., Saini A. K., Valasek L., Hinnebusch A. G. The C-terminal region of eukaryotic translation initiation factor 3a (eIF3a) promotes mRNA recruitment, scanning, and, together with eIF3j and the eIF3b RNA recognition motif, selection of AUG start codons // Mol Cell Biol. - 2010. - Vol. 30, № 18. - P. 4415-34.

58. Evstafieva A. G., Shatsky I. N., Bogdanov A. A., Semenkov Y. P., Vasiliev V. D. Localization of 5' and 3' ends of the ribosome-bound segment of template polynucleotides by immune electron microscopy // EMBO J. - 1983. - Vol. 2, № 5. - P. 799-804.

59. Fernandez I. S., Bai X. C., Hussain T., Kelley A. C., Lorsch J. R., Ramakrishnan V., Scheres S. H. Molecular architecture of a eukaryotic translational initiation complex // Science. - 2013. - Vol. 342, № 6160. - P. 1240585.

60. Pisarev A. V., Kolupaeva V. G., Yusupov M. M., Hellen C. U., Pestova T. V. Ribosomal position and contacts of mRNA in eukaryotic translation initiation complexes // EMBO J. - 2008. - Vol. 27, № 11. - P. 1609-21.

61. Spirin A. S. How does a scanning ribosomal particle move along the 5'-untranslated region of eukaryotic mRNA? Brownian Ratchet model // Biochemistry. - 2009. - Vol. 48, № 45. - P. 10688-92.

62. Marintchev A., Edmonds K. A., Marintcheva B., Hendrickson E., Oberer M., Suzuki C., Herdy B., Sonenberg N., Wagner G. Topology and regulation of the human eIF4A/4G/4H helicase complex in translation initiation // Cell. - 2009. - Vol. 136, № 3. - P. 447-60.

63. Lee C. S., Dias A. P., Jedrychowski M., Patel A. H., Hsu J. L., Reed R. Human DDX3 functions in translation and interacts with the translation initiation factor eIF3 // Nucleic Acids Res. - 2008. - Vol. 36, № 14. - P. 4708-18.

64. Jackson R. J., Hellen C. U., Pestova T. V. The mechanism of eukaryotic translation initiation and principles of its regulation // Nat Rev Mol Cell Biol. - 2010. - Vol. 11, № 2. - P. 113-27.

65. Kozak M. How do eucaryotic ribosomes select initiation regions in messenger RNA? // Cell. -1978. - Vol. 15, № 4. - P. 1109-23.

66. Kozak M. An analysis of 5'-noncoding sequences from 699 vertebrate messenger RNAs // Nucleic Acids Res. - 1987. - Vol. 15, № 20. - P. 8125-48.

67. Cigan A. M., Feng L., Donahue T. F. tRNAi(met) functions in directing the scanning ribosome to the start site of translation // Science. - 1988. - Vol. 242, № 4875. - P. 93-7.

68. Hinnebusch A. G. Molecular mechanism of scanning and start codon selection in eukaryotes // Microbiol Mol Biol Rev. - 2011. - Vol. 75, № 3. - P. 434-67, first page of table of contents.

69. Pestova T. V., Lomakin I. B., Lee J. H., Choi S. K., Dever T. E., Hellen C. U. The joining of ribosomal subunits in eukaryotes requires eIF5B // Nature. - 2000. - Vol. 403, № 6767. - P. 332-5.

70. Acker M. G., Shin B. S., Dever T. E., Lorsch J. R. Interaction between eukaryotic initiation factors 1A and 5B is required for efficient ribosomal subunit joining // J Biol Chem. - 2006. - Vol. 281, № 13. - P. 8469-75.

71. Zheng A., Yu J., Yamamoto R., Ose T., Tanaka I., Yao M. X-ray structures of eIF5B and the eIF5B-eIF1A complex: the conformational flexibility of eIF5B is restricted on the ribosome by interaction with eIF1A // Acta Crystallogr D Biol Crystallogr. - 2014. - Vol. 70, № Pt 12. - P. 3090-8.

72. Shatsky I. N., Dmitriev S. E., Terenin I. M., Andreev D. E. Cap- and IRES-independent scanning mechanism of translation initiation as an alternative to the concept of cellular IRESs // Mol Cells. -2010. - Vol. 30, № 4. - P. 285-93.

73. Budkevich T. V., Giesebrecht J., Behrmann E., Loerke J., Ramrath D. J., Mielke T., Ismer J., Hildebrand P. W., Tung C. S., Nierhaus K. H., Sanbonmatsu K. Y., Spahn C. M. Regulation of the mammalian elongation cycle by subunit rolling: a eukaryotic-specific ribosome rearrangement // Cell. - 2014. - Vol. 158, № 1. - P. 121-31.

74. Andersen G. R., Pedersen L., Valente L., Chatterjee I., Kinzy T. G., Kjeldgaard M., Nyborg J. Structural basis for nucleotide exchange and competition with tRNA in the yeast elongation factor complex eEF 1A:eEF 1Balpha // Mol Cell. - 2000. - Vol. 6, № 5. - P. 1261-6.

75. Andersen G. R., Nissen P., Nyborg J. Elongation factors in protein biosynthesis // Trends Biochem Sci. - 2003. - Vol. 28, № 8. - P. 434-41.

76. Nissen P., Hansen J., Ban N., Moore P. B., Steitz T. A. The structural basis of ribosome activity in peptide bond synthesis // Science. - 2000. - Vol. 289, № 5481. - P. 920-30.

77. Lu J., Deutsch C. Folding zones inside the ribosomal exit tunnel // Nat Struct Mol Biol. - 2005. -Vol. 12, № 12. - P. 1123-9.

78. Frank J., Agrawal R. K. A ratchet-like inter-subunit reorganization of the ribosome during translocation // Nature. - 2000. - Vol. 406, № 6793. - P. 318-22.

79. Behrmann E., Loerke J., Budkevich T. V., Yamamoto K., Schmidt A., Penczek P. A., Vos M. R., Burger J., Mielke T., Scheerer P., Spahn C. M. Structural snapshots of actively translating human ribosomes // Cell. - 2015. - Vol. 161, № 4. - P. 845-57.

80. Budkevich T., Giesebrecht J., Altman R. B., Munro J. B., Mielke T., Nierhaus K. H., Blanchard S.

C., Spahn C. M. Structure and dynamics of the mammalian ribosomal pretranslocation complex // Mol Cell. - 2011. - Vol. 44, № 2. - P. 214-24.

81. Bulygin K., Malygin A., Hountondji C., Graifer D., Karpova G. Positioning of CCA-arms of the A- and the P-tRNAs towards the 28S rRNA in the human ribosome // Biochimie. - 2013. - Vol. 95, № 2. - P. 195-203.

82. Melnikov S., Mailliot J., Shin B. S., Rigger L., Yusupova G., Micura R., Dever T. E., Yusupov M. Crystal Structure of Hypusine-Containing Translation Factor eIF5A Bound to a Rotated Eukaryotic Ribosome // J Mol Biol. - 2016. - Vol. 428, № 18. - P. 3570-6.

83. Gutierrez E., Shin B. S., Woolstenhulme C. J., Kim J. R., Saini P., Buskirk A. R., Dever T. E. eIF5A promotes translation of polyproline motifs // Mol Cell. - 2013. - Vol. 51, № 1. - P. 35-45.

84. Andersen C. B., Becker T., Blau M., Anand M., Halic M., Balar B., Mielke T., Boesen T., Pedersen J. S., Spahn C. M., Kinzy T. G., Andersen G. R., Beckmann R. Structure of eEF3 and the mechanism of transfer RNA release from the E-site // Nature. - 2006. - Vol. 443, № 7112. - P. 663-8.

85. Zhouravleva G., Frolova L., Le Goff X., Le Guellec R., Inge-Vechtomov S., Kisselev L., Philippe M. Termination of translation in eukaryotes is governed by two interacting polypeptide chain release factors, eRF1 and eRF3 // EMBO J. - 1995. - Vol. 14, № 16. - P. 4065-72.

86. Song H., Mugnier P., Das A. K., Webb H. M., Evans D. R., Tuite M. F., Hemmings B. A., Barford

D. The crystal structure of human eukaryotic release factor eRF1--mechanism of stop codon recognition and peptidyl-tRNA hydrolysis // Cell. - 2000. - Vol. 100, № 3. - P. 311-21.

87. Frolova L., Seit-Nebi A., Kisselev L. Highly conserved NIKS tetrapeptide is functionally essential in eukaryotic translation termination factor eRF1 // RNA. - 2002. - Vol. 8, № 2. - P. 129-36.

88. Kolosov P., Frolova L., Seit-Nebi A., Dubovaya V., Kononenko A., Oparina N., Justesen J., Efimov A., Kisselev L. Invariant amino acids essential for decoding function of polypeptide release factor eRF1 // Nucleic Acids Res. - 2005. - Vol. 33, № 19. - P. 6418-25.

89. Cheng Z., Saito K., Pisarev A. V., Wada M., Pisareva V. P., Pestova T. V., Gajda M., Round A., Kong C., Lim M., Nakamura Y., Svergun D. I., Ito K., Song H. Structural insights into eRF3 and stop codon recognition by eRF1 // Genes Dev. - 2009. - Vol. 23, № 9. - P. 1106-18.

90. Frolova L. Y., Tsivkovskii R. Y., Sivolobova G. F., Oparina N. Y., Serpinsky O. I., Blinov V. M., Tatkov S. I., Kisselev L. L. Mutations in the highly conserved GGQ motif of class 1 polypeptide release factors abolish ability of human eRF1 to trigger peptidyl-tRNA hydrolysis // RNA. - 1999. -Vol. 5, № 8. - P. 1014-20.

91. Mantsyzov A. B., Ivanova E. V., Birdsall B., Kolosov P. M., Kisselev L. L., Polshakov V. I. NMR assignments of the C-terminal domain of human polypeptide release factor eRF1 // Biomol NMR Assign. - 2007. - Vol. 1, № 2. - P. 183-5.

92. Ito K., Ebihara K., Uno M., Nakamura Y. Conserved motifs in prokaryotic and eukaryotic polypeptide release factors: tRNA-protein mimicry hypothesis // Proc Natl Acad Sci U S A. - 1996. -Vol. 93, № 11. - P. 5443-8.

93. Kong C., Ito K., Walsh M. A., Wada M., Liu Y., Kumar S., Barford D., Nakamura Y., Song H. Crystal structure and functional analysis of the eukaryotic class II release factor eRF3 from S. pombe // Mol Cell. - 2004. - Vol. 14, № 2. - P. 233-45.

94. Kononenko A. V., Mitkevich V. A., Dubovaya V. I., Kolosov P. M., Makarov A. A., Kisselev L. L. Role of the individual domains of translation termination factor eRF1 in GTP binding to eRF3 // Proteins. - 2008. - Vol. 70, № 2. - P. 388-93.

95. Feng T., Yamamoto A., Wilkins S. E., Sokolova E., Yates L. A., Munzel M., Singh P., Hopkinson R. J., Fischer R., Cockman M. E., Shelley J., Trudgian D. C., Schodel J., McCullagh J. S., Ge W., Kessler B. M., Gilbert R. J., Frolova L. Y., Alkalaeva E., Ratcliffe P. J., Schofield C. J., Coleman M. L. Optimal translational termination requires C4 lysyl hydroxylation of eRF1 // Mol Cell. - 2014. -Vol. 53, № 4. - P. 645-54.

96. Frolova L., Le Goff X., Zhouravleva G., Davydova E., Philippe M., Kisselev L. Eukaryotic polypeptide chain release factor eRF3 is an eRF1- and ribosome-dependent guanosine triphosphatase // RNA. - 1996. - Vol. 2, № 4. - P. 334-41.

97. Jerbi S., Jolles B., Bouceba T., Jean-Jean O. Studies on human eRF3-PABP interaction reveal the influence of eRF3a N-terminal glycin repeat on eRF3-PABP binding affinity and the lower affinity of eRF3a 12-GGC allele involved in cancer susceptibility // RNA Biol. - 2016. - Vol. 13, № 3. - P. 30615.

98. Malta-Vacas J., Chauvin C., Goncalves L., Nazare A., Carvalho C., Monteiro C., Bagrel D., JeanJean O., Brito M. eRF3a/GSPT1 12-GGC allele increases the susceptibility for breast cancer development // Oncol Rep. - 2009. - Vol. 21, № 6. - P. 1551-8.

99. Atkinson G. C., Baldauf S. L., Hauryliuk V. Evolution of nonstop, no-go and nonsense-mediated mRNA decay and their termination factor-derived components // BMC Evol Biol. - 2008. - Vol. 8. -P. 290.

100. Kononenko A. V., Mitkevich V. A., Atkinson G. C., Tenson T., Dubovaya V. I., Frolova L. Y., Makarov A. A., Hauryliuk V. GTP-dependent structural rearrangement of the eRF1:eRF3 complex and eRF3 sequence motifs essential for PABP binding // Nucleic Acids Res. - 2010. - Vol. 38, № 2. - P. 548-58.

101. Mitkevich V. A., Kononenko A. V., Petrushanko I. Y., Yanvarev D. V., Makarov A. A., Kisselev L. L. Termination of translation in eukaryotes is mediated by the quaternary eRF1*eRF3*GTP*Mg2+ complex. The biological roles of eRF3 and prokaryotic RF3 are profoundly distinct // Nucleic Acids Res. - 2006. - Vol. 34, № 14. - P. 3947-54.

102. Hoshino S., Imai M., Mizutani M., Kikuchi Y., Hanaoka F., Ui M., Katada T. Molecular cloning of a novel member of the eukaryotic polypeptide chain-releasing factors (eRF). Its identification as eRF3 interacting with eRF1 // J Biol Chem. - 1998. - Vol. 273, № 35. - P. 22254-9.

103. Chauvin C., Salhi S., Le Goff C., Viranaicken W., Diop D., Jean-Jean O. Involvement of human release factors eRF3a and eRF3b in translation termination and regulation of the termination complex formation // Mol Cell Biol. - 2005. - Vol. 25, № 14. - P. 5801-11.

104. Taylor D., Unbehaun A., Li W., Das S., Lei J., Liao H. Y., Grassucci R. A., Pestova T. V., Frank J. Cryo-EM structure of the mammalian eukaryotic release factor eRF1-eRF3-associated termination complex // Proc Natl Acad Sci U S A. - 2012. - Vol. 109, № 45. - P. 18413-8.

105. Pisareva V. P., Pisarev A. V., Hellen C. U., Rodnina M. V., Pestova T. V. Kinetic analysis of interaction of eukaryotic release factor 3 with guanine nucleotides // J Biol Chem. - 2006. - Vol. 281, № 52. - P. 40224-35.

106. Hauryliuk V., Zavialov A., Kisselev L., Ehrenberg M. Class-1 release factor eRF1 promotes GTP binding by class-2 release factor eRF3 // Biochimie. - 2006. - Vol. 88, № 7. - P. 747-57.

107. des Georges A., Hashem Y., Unbehaun A., Grassucci R. A., Taylor D., Hellen C. U., Pestova T. V., Frank J. Structure of the mammalian ribosomal pre-termination complex associated with eRF 1.eRF3. GDPNP // Nucleic Acids Res. - 2014. - Vol. 42, № 5. - P. 3409-18.

108. Kobayashi T., Funakoshi Y., Hoshino S., Katada T. The GTP-binding release factor eRF3 as a key mediator coupling translation termination to mRNA decay // J Biol Chem. - 2004. - Vol. 279, № 44. - P. 45693-700.

109. Eyler D. E., Wehner K. A., Green R. Eukaryotic release factor 3 is required for multiple turnovers of peptide release catalysis by eukaryotic release factor 1 // J Biol Chem. - 2013. - Vol. 288, № 41. -P. 29530-8.

110. Preis A., Heuer A., Barrio-Garcia C., Hauser A., Eyler D. E., Berninghausen O., Green R., Becker T., Beckmann R. Cryoelectron microscopic structures of eukaryotic translation termination complexes containing eRF1-eRF3 or eRF1-ABCE1 // Cell Rep. - 2014. - Vol. 8, № 1. - P. 59-65.

111. Bulygin K. N., Bartuli Y. S., Malygin A. A., Graifer D. M., Frolova L. Y., Karpova G. G. Chemical footprinting reveals conformational changes of 18S and 28S rRNAs at different steps of translation termination on the human ribosome // RNA. - 2016. - Vol. 22, № 2. - P. 278-89.

112. Caskey C. T., Tompkins R., Scolnick E., Caryk T., Nirenberg M. Sequential translation of trinucleotide codons for the initiation and termination of protein synthesis // Science. - 1968. - Vol. 162, № 3849. - P. 135-8.

113. Brown A., Shao S., Murray J., Hegde R. S., Ramakrishnan V. Structural basis for stop codon recognition in eukaryotes // Nature. - 2015. - Vol. 524, № 7566. - P. 493-6.

114. Matheisl S., Berninghausen O., Becker T., Beckmann R. Structure of a human translation termination complex // Nucleic Acids Res. - 2015. - Vol. 43, № 18. - P. 8615-26.

115. Ito K., Frolova L., Seit-Nebi A., Karamyshev A., Kisselev L., Nakamura Y. Omnipotent decoding potential resides in eukaryotic translation termination factor eRF1 of variant-code organisms and is modulated by the interactions of amino acid sequences within domain 1 // Proc Natl Acad Sci U S A. -2002. - Vol. 99, № 13. - P. 8494-9.

116. Eliseev B., Kryuchkova P., Alkalaeva E., Frolova L. A single amino acid change of translation termination factor eRF1 switches between bipotent and omnipotent stop-codon specificity // Nucleic Acids Res. - 2011. - Vol. 39, № 2. - P. 599-608.

117. Becker T., Armache J. P., Jarasch A., Anger A. M., Villa E., Sieber H., Motaal B. A., Mielke T., Berninghausen O., Beckmann R. Structure of the no-go mRNA decay complex Dom34-Hbs1 bound to a stalled 80S ribosome // Nat Struct Mol Biol. - 2011. - Vol. 18, № 6. - P. 715-20.

118. Pisarev A. V., Skabkin M. A., Pisareva V. P., Skabkina O. V., Rakotondrafara A. M., Hentze M. W., Hellen C. U., Pestova T. V. The role of ABCE1 in eukaryotic posttermination ribosomal recycling // Mol Cell. - 2010. - Vol. 37, № 2. - P. 196-210.

119. Kossinova O., Malygin A., Krol A., Karpova G. The SBP2 protein central to selenoprotein synthesis contacts the human ribosome at expansion segment 7L of the 28S rRNA // RNA. - 2014. -Vol. 20, № 7. - P. 1046-56.

120. Youngman E. M., Brunelle J. L., Kochaniak A. B., Green R. The active site of the ribosome is composed of two layers of conserved nucleotides with distinct roles in peptide bond formation and peptide release // Cell. - 2004. - Vol. 117, № 5. - P. 589-99.

121. Laurberg M., Asahara H., Korostelev A., Zhu J., Trakhanov S., Noller H. F. Structural basis for translation termination on the 70S ribosome // Nature. - 2008. - Vol. 454, № 7206. - P. 852-7.

122. Pisarev A. V., Hellen C. U., Pestova T. V. Recycling of eukaryotic posttermination ribosomal complexes // Cell. - 2007. - Vol. 131, № 2. - P. 286-99.

123. Karcher A., Schele A., Hopfner K. P. X-ray structure of the complete ABC enzyme ABCE1 from Pyrococcus abyssi // J Biol Chem. - 2008. - Vol. 283, № 12. - P. 7962-71.

124. Becker T., Franckenberg S., Wickles S., Shoemaker C. J., Anger A. M., Armache J. P., Sieber H., Ungewickell C., Berninghausen O., Daberkow I., Karcher A., Thomm M., Hopfner K. P., Green R., Beckmann R. Structural basis of highly conserved ribosome recycling in eukaryotes and archaea // Nature. - 2012. - Vol. 482, № 7386. - P. 501-6.

125. Kahvejian A., Svitkin Y. V., Sukarieh R., M'Boutchou M. N., Sonenberg N. Mammalian poly(A)-binding protein is a eukaryotic translation initiation factor, which acts via multiple mechanisms // Genes Dev. - 2005. - Vol. 19, № 1. - P. 104-13.

126. Tarun S. Z., Jr., Sachs A. B. Association of the yeast poly(A) tail binding protein with translation initiation factor eIF-4G // EMBO J. - 1996. - Vol. 15, № 24. - P. 7168-77.

127. Preiss T., Hentze M. W. Dual function of the messenger RNA cap structure in poly(A)-tail-promoted translation in yeast // Nature. - 1998. - Vol. 392, № 6675. - P. 516-20.

128. Amrani N., Ghosh S., Mangus D. A., Jacobson A. Translation factors promote the formation of two states of the closed-loop mRNP // Nature. - 2008. - Vol. 453, № 7199. - P. 1276-80.

129. Archer S. K., Shirokikh N. E., Hallwirth C. V., Beilharz T. H., Preiss T. Probing the closed-loop model of mRNA translation in living cells // RNA Biol. - 2015. - Vol. 12, № 3. - P. 248-54.

130. Sen N. D., Zhou F., Harris M. S., Ingolia N. T., Hinnebusch A. G. eIF4B stimulates translation of long mRNAs with structured 5' UTRs and low closed-loop potential but weak dependence on eIF4G // Proc Natl Acad Sci U S A. - 2016. - Vol. 113, № 38. - P. 10464-72.

131. Lloyd R. E., Grubman M. J., Ehrenfeld E. Relationship of p220 cleavage during picornavirus infection to 2A proteinase sequencing // J Virol. - 1988. - Vol. 62, № 11. - P. 4216-23.

132. Lamphear B. J., Kirchweger R., Skern T., Rhoads R. E. Mapping of functional domains in eukaryotic protein synthesis initiation factor 4G (eIF4G) with picornaviral proteases. Implications for cap-dependent and cap-independent translational initiation // J Biol Chem. - 1995. - Vol. 270, № 37. -P. 21975-83.

133. Prevot D., Darlix J. L., Ohlmann T. Conducting the initiation of protein synthesis: the role of eIF4G // Biol Cell. - 2003. - Vol. 95, № 3-4. - P. 141-56.

134. Ohlmann T., Prevot D., Decimo D., Roux F., Garin J., Morley S. J., Darlix J. L. In vitro cleavage of eIF4GI but not eIF4GII by HIV-1 protease and its effects on translation in the rabbit reticulocyte lysate system // J Mol Biol. - 2002. - Vol. 318, № 1. - P. 9-20.

135. Bushell M., McKendrick L., Janicke R. U., Clemens M. J., Morley S. J. Caspase-3 is necessary and sufficient for cleavage of protein synthesis eukaryotic initiation factor 4G during apoptosis // FEBS Lett. - 1999. - Vol. 451, № 3. - P. 332-6.

136. Joachims M., Van Breugel P. C., Lloyd R. E. Cleavage of poly(A)-binding protein by enterovirus proteases concurrent with inhibition of translation in vitro // J Virol. - 1999. - Vol. 73, № 1. - P. 71827.

137. Kobayashi M., Arias C., Garabedian A., Palmenberg A. C., Mohr I. Site-specific cleavage of the host poly(A) binding protein by the encephalomyocarditis virus 3C proteinase stimulates viral replication // J Virol. - 2012. - Vol. 86, № 19. - P. 10686-94.

138. Rivera C. I., Lloyd R. E. Modulation of enteroviral proteinase cleavage of poly(A)-binding protein (PABP) by conformation and PABP-associated factors // Virology. - 2008. - Vol. 375, № 1. -P. 59-72.

139. Bonderoff J. M., Larey J. L., Lloyd R. E. Cleavage of poly(A)-binding protein by poliovirus 3C proteinase inhibits viral internal ribosome entry site-mediated translation // J Virol. - 2008. - Vol. 82, № 19. - P. 9389-99.

140. Smith R. W., Gray N. K. Poly(A)-binding protein (PABP): a common viral target // Biochem J. -2010. - Vol. 426, № 1. - P. 1 -12.

141. Deo R. C., Bonanno J. B., Sonenberg N., Burley S. K. Recognition of polyadenylate RNA by the poly(A)-binding protein // Cell. - 1999. - Vol. 98, № 6. - P. 835-45.

142. Kozlov G., Trempe J. F., Khaleghpour K., Kahvejian A., Ekiel I., Gehring K. Structure and function of the C-terminal PABC domain of human poly(A)-binding protein // Proc Natl Acad Sci U S A. - 2001. - Vol. 98, № 8. - P. 4409-13.

143. Lee S. H., Oh J., Park J., Paek K. Y., Rho S., Jang S. K., Lee J. B. Poly(A) RNA and Paip2 act as allosteric regulators of poly(A)-binding protein // Nucleic Acids Res. - 2014. - Vol. 42, № 4. - P. 2697-707.

144. Lin J., Fabian M., Sonenberg N., Meller A. Nanopore detachment kinetics of poly(A) binding proteins from RNA molecules reveals the critical role of C-terminus interactions // Biophys J. - 2012.

- Vol. 102, № 6. - P. 1427-34.

145. Melo E. O., Dhalia R., Martins de Sa C., Standart N., de Melo Neto O. P. Identification of a C-terminal poly(A)-binding protein (PABP)-PABP interaction domain: role in cooperative binding to poly (A) and efficient cap distal translational repression // J Biol Chem. - 2003. - Vol. 278, № 47. - P. 46357-68.

146. Khaleghpour K., Svitkin Y. V., Craig A. W., DeMaria C. T., Deo R. C., Burley S. K., Sonenberg N. Translational repression by a novel partner of human poly(A) binding protein, Paip2 // Mol Cell. -2001. - Vol. 7, № 1. - P. 205-16.

147. Roy G., De Crescenzo G., Khaleghpour K., Kahvejian A., O'Connor-McCourt M., Sonenberg N. Paip1 interacts with poly(A) binding protein through two independent binding motifs // Mol Cell Biol.

- 2002. - Vol. 22, № 11. - P. 3769-82.

148. Eliseeva I. A., Lyabin D. N., Ovchinnikov L. P. Poly(A)-binding proteins: structure, domain organization, and activity regulation // Biochemistry (Mosc). - 2013. - Vol. 78, № 13. - P. 1377-91.

149. Feral C., Guellaen G., Pawlak A. Human testis expresses a specific poly(A)-binding protein // Nucleic Acids Res. - 2001. - Vol. 29, № 9. - P. 1872-83.

150. Yang H., Duckett C. S., Lindsten T. iPABP, an inducible poly(A)-binding protein detected in activated human T cells // Mol Cell Biol. - 1995. - Vol. 15, № 12. - P. 6770-6.

151. Guzeloglu-Kayisli O., Lalioti M. D., Babayev E., Torrealday S., Karakaya C., Seli E. Human embryonic poly(A)-binding protein (EPAB) alternative splicing is differentially regulated in human oocytes and embryos // Mol Hum Reprod. - 2014. - Vol. 20, № 1. - P. 59-65.

152. Bernstein P., Peltz S. W., Ross J. The poly(A)-poly(A)-binding protein complex is a major determinant of mRNA stability in vitro // Mol Cell Biol. - 1989. - Vol. 9, № 2. - P. 659-70.

153. Huntzinger E., Braun J. E., Heimstadt S., Zekri L., Izaurralde E. Two PABPC1-binding sites in GW182 proteins promote miRNA-mediated gene silencing // EMBO J. - 2010. - Vol. 29, № 24. - P. 4146-60.

154. Moretti F., Kaiser C., Zdanowicz-Specht A., Hentze M. W. PABP and the poly(A) tail augment microRNA repression by facilitated miRISC binding // Nat Struct Mol Biol. - 2012. - Vol. 19, № 6. -P. 603-8.

155. Fabian M. R., Mathonnet G., Sundermeier T., Mathys H., Zipprich J. T., Svitkin Y. V., Rivas F., Jinek M., Wohlschlegel J., Doudna J. A., Chen C. Y., Shyu A. B., Yates J. R., 3rd, Hannon G. J., Filipowicz W., Duchaine T. F., Sonenberg N. Mammalian miRNA RISC recruits CAF1 and PABP to affect PABP-dependent deadenylation // Mol Cell. - 2009. - Vol. 35, № 6. - P. 868-80.

156. Wang Z., Kiledjian M. The poly(A)-binding protein and an mRNA stability protein jointly regulate an endoribonuclease activity // Mol Cell Biol. - 2000. - Vol. 20, № 17. - P. 6334-41.

157. Grosset C., Chen C. Y., Xu N., Sonenberg N., Jacquemin-Sablon H., Shyu A. B. A mechanism for translationally coupled mRNA turnover: interaction between the poly(A) tail and a c-fos RNA coding determinant via a protein complex // Cell. - 2000. - Vol. 103, № 1. - P. 29-40.

158. Imataka H., Gradi A., Sonenberg N. A newly identified N-terminal amino acid sequence of human eIF4G binds poly(A)-binding protein and functions in poly(A)-dependent translation // EMBO J. - 1998. - Vol. 17, № 24. - P. 7480-9.

159. von Der Haar T., Ball P. D., McCarthy J. E. Stabilization of eukaryotic initiation factor 4E binding to the mRNA 5'-Cap by domains of eIF4G // J Biol Chem. - 2000. - Vol. 275, № 39. - P. 30551-5.

160. Gray N. K., Coller J. M., Dickson K. S., Wickens M. Multiple portions of poly(A)-binding protein stimulate translation in vivo // EMBO J. - 2000. - Vol. 19, № 17. - P. 4723-33.

161. Borman A. M., Michel Y. M., Malnou C. E., Kean K. M. Free poly(A) stimulates capped mRNA translation in vitro through the eIF4G-poly(A)-binding protein interaction // J Biol Chem. - 2002. -Vol. 277, № 39. - P. 36818-24.

162. Svitkin Y. V., Evdokimova V. M., Brasey A., Pestova T. V., Fantus D., Yanagiya A., Imataka H., Skabkin M. A., Ovchinnikov L. P., Merrick W. C., Sonenberg N. General RNA-binding proteins have a function in poly(A)-binding protein-dependent translation // EMBO J. - 2009. - Vol. 28, № 1. - P. 58-68.

163. Behm-Ansmant I., Gatfield D., Rehwinkel J., Hilgers V., Izaurralde E. A conserved role for cytoplasmic poly(A)-binding protein 1 (PABPC1) in nonsense-mediated mRNA decay // EMBO J. -2007. - Vol. 26, № 6. - P. 1591-601.

164. Mangus D. A., Evans M. C., Jacobson A. Poly(A)-binding proteins: multifunctional scaffolds for the post-transcriptional control of gene expression // Genome Biol. - 2003. - Vol. 4, № 7. - P. 223.

165. Roque S., Cerciat M., Gaugue I., Mora L., Floch A. G., de Zamaroczy M., Heurgue-Hamard V., Kervestin S. Interaction between the poly(A)-binding protein Pab1 and the eukaryotic release factor eRF3 regulates translation termination but not mRNA decay in Saccharomyces cerevisiae // RNA. -2015. - Vol. 21, № 1. - P. 124-34.

166. Cosson B., Couturier A., Chabelskaya S., Kiktev D., Inge-Vechtomov S., Philippe M., Zhouravleva G. Poly(A)-binding protein acts in translation termination via eukaryotic release factor 3 interaction and does not influence [PSI(+)] propagation // Mol Cell Biol. - 2002. - Vol. 22, № 10. - P. 3301-15.

167. Sachs A. B., Davis R. W. The poly(A) binding protein is required for poly(A) shortening and 60S ribosomal subunit-dependent translation initiation // Cell. - 1989. - Vol. 58, № 5. - P. 857-67.

168. Otero L. J., Ashe M. P., Sachs A. B. The yeast poly(A)-binding protein Pab1p stimulates in vitro poly(A)-dependent and cap-dependent translation by distinct mechanisms // EMBO J. - 1999. - Vol. 18, № 11. - P. 3153-63.

169. Brook M., McCracken L., Reddington J. P., Lu Z. L., Morrice N. A., Gray N. K. The multifunctional poly(A)-binding protein (PABP) 1 is subject to extensive dynamic post-translational modification, which molecular modelling suggests plays an important role in co-ordinating its activities // Biochem J. - 2012. - Vol. 441, № 3. - P. 803-12.

170. Craig A. W., Haghighat A., Yu A. T., Sonenberg N. Interaction of polyadenylate-binding protein with the eIF4G homologue PAIP enhances translation // Nature. - 1998. - Vol. 392, № 6675. - P. 5203.

171. Lei J., Mesters J. R., von Brunn A., Hilgenfeld R. Crystal structure of the middle domain of human poly(A)-binding protein-interacting protein 1 // Biochem Biophys Res Commun. - 2011. - Vol. 408, № 4. - P. 680-5.

172. Martineau Y., Derry M. C., Wang X., Yanagiya A., Berlanga J. J., Shyu A. B., Imataka H., Gehring K., Sonenberg N. Poly(A)-binding protein-interacting protein 1 binds to eukaryotic translation initiation factor 3 to stimulate translation // Mol Cell Biol. - 2008. - Vol. 28, № 21. - P. 6658-67.

173. Khaleghpour K., Kahvejian A., De Crescenzo G., Roy G., Svitkin Y. V., Imataka H., O'Connor-McCourt M., Sonenberg N. Dual interactions of the translational repressor Paip2 with poly(A) binding protein // Mol Cell Biol. - 2001. - Vol. 21, № 15. - P. 5200-13.

174. Lv Y., Zhang K., Gao H. Paip1, an effective stimulator of translation initiation, is targeted by WWP2 for ubiquitination and degradation // Mol Cell Biol. - 2014. - Vol. 34, № 24. - P. 4513-22.

175. Martineau Y., Wang X., Alain T., Petroulakis E., Shahbazian D., Fabre B., Bousquet-Dubouch M. P., Monsarrat B., Pyronnet S., Sonenberg N. Control of Paip1-eukayrotic translation initiation factor 3 interaction by amino acids through S6 kinase // Mol Cell Biol. - 2014. - Vol. 34, № 6. - P. 1046-53.

176. Berlanga J. J., Baass A., Sonenberg N. Regulation of poly(A) binding protein function in translation: Characterization of the Paip2 homolog, Paip2B // RNA. - 2006. - Vol. 12, № 8. - P. 155668.

177. Karim M. M., Svitkin Y. V., Kahvejian A., De Crescenzo G., Costa-Mattioli M., Sonenberg N. A mechanism of translational repression by competition of Paip2 with eIF4G for poly(A) binding protein (PABP) binding // Proc Natl Acad Sci U S A. - 2006. - Vol. 103, № 25. - P. 9494-9.

178. Yanagiya A., Delbes G., Svitkin Y. V., Robaire B., Sonenberg N. The poly(A)-binding protein partner Paip2a controls translation during late spermiogenesis in mice // J Clin Invest. - 2010. - Vol. 120, № 9. - P. 3389-400.

179. Khoutorsky A., Yanagiya A., Gkogkas C. G., Fabian M. R., Prager-Khoutorsky M., Cao R., Gamache K., Bouthiette F., Parsyan A., Sorge R. E., Mogil J. S., Nader K., Lacaille J. C., Sonenberg N. Control of synaptic plasticity and memory via suppression of poly(A)-binding protein // Neuron. -2013. - Vol. 78, № 2. - P. 298-311.

180. Cakmakci N. G., Lerner R. S., Wagner E. J., Zheng L., Marzluff W. F. SLIP1, a factor required for activation of histone mRNA translation by the stem-loop binding protein // Mol Cell Biol. - 2008. - Vol. 28, № 3. - P. 1182-94.

181. Mader S., Lee H., Pause A., Sonenberg N. The translation initiation factor eIF-4E binds to a common motif shared by the translation factor eIF-4 gamma and the translational repressors 4E-binding proteins // Mol Cell Biol. - 1995. - Vol. 15, № 9. - P. 4990-7.

182. Hershey P. E., McWhirter S. M., Gross J. D., Wagner G., Alber T., Sachs A. B. The Cap-binding protein eIF4E promotes folding of a functional domain of yeast translation initiation factor eIF4G1 // J Biol Chem. - 1999. - Vol. 274, № 30. - P. 21297-304.

183. Marcotrigiano J., Gingras A. C., Sonenberg N., Burley S. K. Cap-dependent translation initiation in eukaryotes is regulated by a molecular mimic of eIF4G // Mol Cell. - 1999. - Vol. 3, № 6. - P. 70716.

184. Lamphear B. J., Yan R., Yang F., Waters D., Liebig H. D., Klump H., Kuechler E., Skern T., Rhoads R. E. Mapping the cleavage site in protein synthesis initiation factor eIF-4 gamma of the 2A

proteases from human Coxsackievirus and rhinovirus // J Biol Chem. - 1993. - Vol. 268, № 26. - P. 19200-3.

185. Morino S., Imataka H., Svitkin Y. V., Pestova T. V., Sonenberg N. Eukaryotic translation initiation factor 4E (eIF4E) binding site and the middle one-third of eIF4GI constitute the core domain for cap-dependent translation, and the C-terminal one-third functions as a modulatory region // Mol Cell Biol. - 2000. - Vol. 20, № 2. - P. 468-77.

186. Korneeva N. L., Lamphear B. J., Hennigan F. L., Merrick W. C., Rhoads R. E. Characterization of the two eIF4A-binding sites on human eIF4G-1 // J Biol Chem. - 2001. - Vol. 276, № 4. - P. 28729.

187. Lomakin I. B., Hellen C. U., Pestova T. V. Physical association of eukaryotic initiation factor 4G (eIF4G) with eIF4A strongly enhances binding of eIF4G to the internal ribosomal entry site of encephalomyocarditis virus and is required for internal initiation of translation // Mol Cell Biol. -2000. - Vol. 20, № 16. - P. 6019-29.

188. Nielsen K. H., Behrens M. A., He Y., Oliveira C. L., Jensen L. S., Hoffmann S. V., Pedersen J. S., Andersen G. R. Synergistic activation of eIF4A by eIF4B and eIF4G // Nucleic Acids Res. - 2011. - Vol. 39, № 7. - P. 2678-89.

189. Marcotrigiano J., Lomakin I. B., Sonenberg N., Pestova T. V., Hellen C. U., Burley S. K. A conserved HEAT domain within eIF4G directs assembly of the translation initiation machinery // Mol Cell. - 2001. - Vol. 7, № 1. - P. 193-203.

190. Bellsolell L., Cho-Park P. F., Poulin F., Sonenberg N., Burley S. K. Two structurally atypical HEAT domains in the C-terminal portion of human eIF4G support binding to eIF4A and Mnk1 // Structure. - 2006. - Vol. 14, № 5. - P. 913-23.

191. Korneeva N. L., Lamphear B. J., Hennigan F. L., Rhoads R. E. Mutually cooperative binding of eukaryotic translation initiation factor (eIF) 3 and eIF4A to human eIF4G-1 // J Biol Chem. - 2000. -Vol. 275, № 52. - P. 41369-76.

192. Imataka H., Olsen H. S., Sonenberg N. A new translational regulator with homology to eukaryotic translation initiation factor 4G // EMBO J. - 1997. - Vol. 16, № 4. - P. 817-25.

193. Fan S., Jia M. Z., Gong W. Crystal structure of the C-terminal region of human p97/DAP5 // Proteins. - 2010. - Vol. 78, № 10. - P. 2385-90.

194. Virgili G., Frank F., Feoktistova K., Sawicki M., Sonenberg N., Fraser C. S., Nagar B. Structural analysis of the DAP5 MIF4G domain and its interaction with eIF4A // Structure. - 2013. - Vol. 21, № 4. - P. 517-27.

195. Borman A. M., Michel Y. M., Kean K. M. Biochemical characterisation of cap-poly(A) synergy in rabbit reticulocyte lysates: the eIF4G-PABP interaction increases the functional affinity of eIF4E for the capped mRNA 5'-end // Nucleic Acids Res. - 2000. - Vol. 28, № 21. - P. 4068-75.

196. Jivotovskaya A. V., Valasek L., Hinnebusch A. G., Nielsen K. H. Eukaryotic translation initiation factor 3 (eIF3) and eIF2 can promote mRNA binding to 40S subunits independently of eIF4G in yeast // Mol Cell Biol. - 2006. - Vol. 26, № 4. - P. 1355-72.

197. Prevot D., Decimo D., Herbreteau C. H., Roux F., Garin J., Darlix J. L., Ohlmann T. Characterization of a novel RNA-binding region of eIF4GI critical for ribosomal scanning // EMBO J. - 2003. - Vol. 22, № 8. - P. 1909-21.

198. Pestova T. V., Shatsky I. N., Hellen C. U. Functional dissection of eukaryotic initiation factor 4F: the 4A subunit and the central domain of the 4G subunit are sufficient to mediate internal entry of 43S preinitiation complexes // Mol Cell Biol. - 1996. - Vol. 16, № 12. - P. 6870-8.

199. Pyronnet S., Imataka H., Gingras A. C., Fukunaga R., Hunter T., Sonenberg N. Human eukaryotic translation initiation factor 4G (eIF4G) recruits mnk1 to phosphorylate eIF4E // EMBO J. - 1999. -Vol. 18, № 1. - P. 270-9.

200. Lee S. H., McCormick F. p97/DAP5 is a ribosome-associated factor that facilitates protein synthesis and cell proliferation by modulating the synthesis of cell cycle proteins // EMBO J. - 2006. -Vol. 25, № 17. - P. 4008-19.

201. Liberman N., Marash L., Kimchi A. The translation initiation factor DAP5 is a regulator of cell survival during mitosis // Cell Cycle. - 2009. - Vol. 8, № 2. - P. 204-9.

202. Ozpolat B., Akar U., Zorrilla-Calancha I., Vivas-Mejia P., Acevedo-Alvarez M., Lopez-Berestein G. Death-associated protein 5 (DAP5/p97/NAT1) contributes to retinoic acid-induced granulocytic differentiation and arsenic trioxide-induced apoptosis in acute promyelocytic leukemia // Apoptosis. -2008. - Vol. 13, № 7. - P. 915-28.

203. Yamanaka S., Zhang X. Y., Maeda M., Miura K., Wang S., Farese R. V., Jr., Iwao H., Innerarity T. L. Essential role of NAT1/p97/DAP5 in embryonic differentiation and the retinoic acid pathway // EMBO J. - 2000. - Vol. 19, № 20. - P. 5533-41.

204. Marash L., Kimchi A. DAP5 and IRES-mediated translation during programmed cell death // Cell Death Differ. - 2005. - Vol. 12, № 6. - P. 554-62.

205. Liberman N., Dym O., Unger T., Albeck S., Peleg Y., Jacobovitch Y., Branzburg A., Eisenstein M., Marash L., Kimchi A. The crystal structure of the C-terminal DAP5/p97 domain sheds light on the molecular basis for its processing by caspase cleavage // J Mol Biol. - 2008. - Vol. 383, № 3. - P. 539-48.

206. Yoffe Y., David M., Kalaora R., Povodovski L., Friedlander G., Feldmesser E., Ainbinder E., Saada A., Bialik S., Kimchi A. Cap-independent translation by DAP5 controls cell fate decisions in human embryonic stem cells // Genes Dev. - 2016. - Vol. 30, № 17. - P. 1991-2004.

207. Henis-Korenblit S., Shani G., Sines T., Marash L., Shohat G., Kimchi A. The caspase-cleaved DAP5 protein supports internal ribosome entry site-mediated translation of death proteins // Proc Natl Acad Sci U S A. - 2002. - Vol. 99, № 8. - P. 5400-5.

208. Liberman N., Gandin V., Svitkin Y. V., David M., Virgili G., Jaramillo M., Holcik M., Nagar B., Kimchi A., Sonenberg N. DAP5 associates with eIF2beta and eIF4AI to promote Internal Ribosome Entry Site driven translation // Nucleic Acids Res. - 2015. - Vol. 43, № 7. - P. 3764-75.

209. Nousch M., Reed V., Bryson-Richardson R. J., Currie P. D., Preiss T. The eIF4G-homolog p97 can activate translation independent of caspase cleavage // RNA. - 2007. - Vol. 13, № 3. - P. 374-84.

210. Studier F. W., Moffatt B. A. Use of bacteriophage T7 RNA polymerase to direct selective highlevel expression of cloned genes // J Mol Biol. - 1986. - Vol. 189, № 1. - P. 113-30.

211. Molecular cloning. A laboratory manual., 2 edn (N.Y., Cold Spring Harbor). / Sambrook J., Fritsch E.F., T. a. M., 1989.

212. Mandel M., Higa A. Calcium-dependent bacteriophage DNA infection // J Mol Biol. - 1970. -Vol. 53, № 1. - P. 159-62.

213. Laemmli U. K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4 // Nature. - 1970. - Vol. 227, № 5259. - P. 680-5.

214. Trowitzsch S., Bieniossek C., Nie Y., Garzoni F., Berger I. New baculovirus expression tools for recombinant protein complex production // J Struct Biol. - 2010. - Vol. 172, № 1. - P. 45-54.

215. Valasek L., Szamecz B., Hinnebusch A. G., Nielsen K. H. In vivo stabilization of preinitiation complexes by formaldehyde cross-linking // Methods Enzymol. - 2007. - Vol. 429. - P. 163-83.

Благодарности

В первую очередь, хочу выразить благодарность моему научному руководителю к.б.н. Алкалаевой Елены Зиновьевне за руководство диссертационной работой, помощи в планировании исследовательской работы, научные консультации и обсуждении полученных результатов. Также я благодарен ей за помощь в написании и публикации статей по материалам диссертации. Отдельная благодарность ей за огромное терпение.

Также хочу поблагодарить моих коллег-аспирантов Сусорова Дениса Сергеевича, Михайлову Татьяну Владимировну и Соколову Елизавету Евгеньевну за помощь в проведении некоторых экспериментов, выделение белков для общего пользования, а также моральную поддержку и обсуждение полученных результатов.

Хочу поблагодарить сотрудника лаборатории Механизмов и контроля трансляции к.б.н. Шувалова Алексея Валерьевича, а также студентов Шувалову Екатерину Александровну и Кущенко Артема Сергеевича за выделение белков общего пользования.

Также благодарю сотрудников лаборатории Регуляции биосинтеза белка (НИИ ФХБ) к.б.н. Теренина Илью Михайловича, к.б.н. Дмитриева Сергея Евгеньевича, аспирантку Смирнову Викторию за предоставление препаратов некоторых белков, плазмид, ферментов и антител, необходимых для выполнения моей диссертационной работы, а также за обсуждение некоторых полученных результатов. Отдельно хочу поблагодарить д.х.н. Шатского Ивана Николаевича за научные консультации и проверку публикуемых статей.

Выражаю благодарность коллегам из Франции (БМБЬ, Гренобль) Борису Елисееву и Кристиан Штафитзель за предоставление плазмид и некоторых белков, а также за обсуждение и проверку статьи для публикации.

Также благодарю сотрудников ЦКП «Геном» за выполнение секвенирования и фрагментный анализ тоу-принт образцов.