Эволюция копийности белка L12 в рибосомах бактерий и органелл эукариот тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.03, кандидат наук Давыдов, Яков Игоревич

• Давыдов, Яков Игоревич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Давыдов, Яков Игоревич

Содержание

Введение

1 Обзор литературы

1.1 Функционирование рибосомы

1.2 Эволюция рибосомы

1.3 Рибосома бактерий

1.3.1 Ь7/1Л2-стержень

1.3.2 Белок LI2

1.3.3 Белок LIO

1.3.4 L12 вызывает иммунный ответ

1.4 Эукариотическая и архейная рибосома

1.5 Рибосома митохондрий и пластид

1.6 Предсказание вторичной структуры белков

1.7 Поиск скоррелированных признаков

2 Методы

2.1 Сбор последовательностей

2.2 Предсказание вторичной структуры и копийности LI2

2.3 Поиск и кластеризация L12-cBfl3bmaiouwx мотивов

2.4 Построение деревьев и восстановление предкового состояния

2.5 Подготовка рибосомы и масс-спектрометрия

2.6 Поиск признаков, коррелирующих с копийностью

3 Предсказание копийности

3.1 Поиск С-концевой а-спирали

3.2 Предсказание копийности L12

3.3 Филогенетический анализ

3.4 Связь с термофильностью

3.5 Эволюция связывающих мотивов

3.6 Предсказание копийности L12 в органеллах

4 Белок LI2 у цианобактерий

4.1 Копийность белка LI2

4.2 Экспериментальное подтверждение существования организмов с восемью копиями белка LI2 в рибосоме

4.2.1 Выбор пептидов для масс-спектрометрии

4.2.2 Измерение копийности

Заключение

Выводы

Литература

А Предсказания копийности белка Ь12 для бактерий

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Эволюция копийности белка L12 в рибосомах бактерий и органелл эукариот»

Введение

Актуальность темы

Рибосома — сложная молекулярная машина, осуществляющая синтез белков на основе матричной РНК. Наименее изученным участком рибосомы является так называемый Ь7/1Л2-стержень (или Р-стержень для эукариот).

Рибосомный стержень необходим для трансляции, он взаимодействует с факторами трансляции, являющимися ГТФазами (такими как EF-Tu, EF-G, IF2 и RF3 или их эу-кариотическими гомологами) и стимулирует гидролиз ГТФ. Экспериментально показано, что рибосомный стержень влияет на скорость и точность трансляции, хотя механизм этого влияния малоизучен.

Ь7/Ь12-стержень включает в себя рибосомный белок L10 (или его гомолог РО в случае эукариот и архей), а также несколько молекул белка L12 (или его гомологов Р1/Р2 у эукариот).

Копийность белка L12 в рибосоме различается в разных видах: так в рибосоме Escherichia coli содержится четыре молекулы белка L12, а в рибосоме Thermotoga maritima — шесть. При этом для большинства изучаемых бактерий копийность белка L12 остается неизвестной.

Изучение копийности белка L12 и эволюционных событий, приводящих к ее изменению, является актуальной научной задачей и позволяет пролить свет на возникновение и эволюцию рибосомы.

Степень разработанности темы

В конце 70-х годов прошлого века было показано, что в рибосоме Escherichia coli содержится четыре молекулы белка L12 [1-3]. Лишь в 2005 году было открыто, что у ряда бактерий копийность может составлять не четыре, а шесть молекул [4,5].

Впоследствии для 28 видов бактерий на основе выравнивания аминокислотных последовательностей белка L10 была предсказана копийность L12 [6]; для трех видов бактерий копийность была определена экспериментально [7].

Было показано, что в рибосомах эукариот содержится четыре молекулы аналогов белка L12, а рибосомы архей могут связывать шесть молекул белка L12 [6,7]. В то же время для большинства видов бактерий копийность белка L12 оставалась неизвестной. Также оставался открытым вопрос копийности белка L12 в рибосомах органелл эукариот.

Цель и задачи исследования

Целью данной работы было изучение копийности белка L12 и его эволюции в бактериях, митохондриях и пластидах. В ходе работы необходимо было решить следующие задачи:

2. Предсказать с использованием разработанного алгоритма копийность белка 1Л2 бактерий.

3. Предсказать с использованием разработанного алгоритма копийность белка Ы2 для органелл эукариот.

4. Изучить основные события изменения копийности в ходе эволюции.

5. Экспериментально подтвердить полученные предсказания.

Научная новизна и практическая значимость

В данной работе было проведено систематическое изучение копийности рибосомного белка Ь12.

Был разработан алгоритм предсказания копийности белка Ь12, основанный на аминокислотной последовательности белков с использованием методов предсказания вторичной структуры белков. Выдвинут ряд гипотез о предковых состояниях копийности.

Было выполнено предсказание копийности 1Л2 более чем для тысячи различных видов. Впервые предсказана копийность Ы2 для рибосомы митохондрий и пластид.

Впервые были обнаружены бактерии, имеющие восемь копий белка Ы2. Полученное предсказание получило экспериментальное подтверждение.

Полученные результаты могут быть использованы при изучения аппарата трансляции различных видов бактерий, а также при разработке новых противомикробных препаратов.

Методология и методы исследования

Для решения поставленных задач применялся методы анализа аминокислотных и нуклеотидных последовательностей. Использовались методы предсказания вторичной структуры белка, а также построения филогенетических деревьев. При изучении 1Л2-связывающих мотивов использовались методы кластеризации; при восстановлении предковых состояний и поиске корреляций между признаками использовались методы моделирования эволюции с применением байесовской статистки. При проведении экспериментов использовались методы масс-спектрометрии.

Основные положения, выносимые на защиту

1. В ходе исследования разработан алгоритм предсказания копийности белка 1Л2 в рибосоме. С использованием алгоритма предсказана копийность белка Ы2 более чем для тысячи видов бактерий;

2. Анализ эволюции копийности показывает, что у последнего общего предка современных бактерий в рибосоме содержалось шесть копий белка Ы2;

3. В рибосомах митохондрий и пластид, как правило, содержится шесть молекул белка 1Л2;

Степень достоверности и апробация результатов

Полученные предсказания согласуются как с известными литературными данными, так и с экспериментом, проведенным в ходе исследования. Достоверность результатов эксперимента обеспечена использованием контролей, а также биологических и технических реплик.

Основные результаты работы докладывались на: 33-й конференции молодых ученых и специалистов ИППИ РАН ИТиС'10 (Геленджик, сентябрь 2010), 5th International Moscow Conference on Computational Molecular Biology MCCMB'll (Москва, июль 2011), 34-й конференции молодых ученых и специалистов ИППИ РАН ИТиС'11 (Геленджик, октябрь 2011), 35-й конференции молодых ученых и специалистов ИППИ РАН ИТиС'12 (Петрозаводск, август 2012). По материалам диссертации опубликовано семь печатных работ, из них три — статьи в журналах, рекомендованных ВАК, четыре — тезисы в материалах конференций.

Диссертационная работы была апробирована на заседании Научно-технического совета НТЦ «Биоклиникум» 27 февраля 2013 года, а также на семинаре секции «Молекулярная биология» Ученого совета ФГУП «ГосНИИгенетика» 14 октября 2013 года.

Личный вклад

Все основные результаты, включенные в диссертацию, получены лично соискателем. Соискателем выполнена разработка алгоритма, предсказание копийности белка L12 бактерий и органелл, а также исследование эволюции копийности. Обсуждение и интерпретация результатов осуществлялись совместно с научным руководителем. Экспериментальные работы осуществлялись совместно с коллегами из Института биофизической химии объединения Макса Планка: Мариной Родниной и Ingo Wohlgemuth.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов, благодарностей, списка литературы и одного приложения. Полный объем диссертации составляет 99 страниц с 31 рисунком и 9 таблицами. Список литературы содержит 166 наименований.

Список используемых сокращений и обозначений

GLS Generalized least squares ДНК Дезоксирибонуклеиновая кислота РНК Рибонуклеиновая кислота рРНК Рибосомная РНК мРНК Матричная РНК

LUCA Last universal common ancestor

ГТФ Гуанозинтрифосфат

PDB Protein Data Bank

PSSM Position-specific scoring matrix

fMet N-Formylmethionine

HMM Hidden Markov model

MCMC Markov chain Monte Carlo

ДТТ Дитиотреитол

SRM Selected reaction monitoring

PTC Peptidyl transferase center

LR Likelihood ratio

Глава 1

Обзор литературы

1.1 Функционирование рибосомы

Трансляция белков является ключевой особенностью организмов, относящихся ко всем трем доменам жизни [8]. Трансляцию выполняет специализированная органелла, носящая название рибосомы. Рибосома производит полипептиды, последовательность которых определяется шаблоном — матричной РНК, — используя для этого аминоацил-тРНК.

Во всех организмах рибосома состоит из двух субъединиц, образованных рибосом-ной РНК и белками. Малая субъединица обеспечивает комплементарное взаимодействие между мРНК и тРНК, которое определяет последовательность получаемого продукта [10]. Большая субъединица включает сайт, катализирующий формирование пептидной связи [11]. Этот сайт носит название пептидилтрансферазного центра (РТС). РТС катализирует реакцию, в ходе которой происходит удлинение пептида на одну аминокислоту [9].

Участок рибосомы, в котором располагается пептидил-тРНК непосредственно перед переносом аминокислоты, носит название Р-сайта, а участок, занятый аминоацил-тРНК, носит название А-сайта [12]. Участок, через который аминоацил-тРНК проходит на пути к А-сайту, носит название Т-сайта [13], а деацетилированные тРНК покидают рибосому через так называемый Е-сайт [14]. Непосредственно после переноса аминокислоты Р-сайт рибосомы занят деацетилированной тРНК, а пептидил-тРНК находится в А-сайте. Затем происходит транслокация — процесс, в результате которого деацетилированная тРНК из Р-сайта покидает рибосому через Е-сайта, пептидил-тРНК из А-сайта перемещается в Р-сайт, рибосома сдвигается вдоль мРНК в сторону 3' конца на один кодон, а следующая аминоацил-тРНК может быть доставлена в свободный А-сайт в соответствии с её комплементарностью к мРНК (рис. 1.1 и 1.2) [9].

Все тРНК являются Ь-образными молекулами, имеют схожую трехмерную структуру. тРНК обладают достаточной длиной для того, чтобы взаимодействовать с обеими субъединицами рибосомы одновременно. Концевой участок, соответствующий верхней части буквы Ь, связывает аминокислоту и полипептид, и в основном взаимодействует с большой субъединицей рибосомы, тогда как антикодоновые петли тРНК расположены с другой стороны молекулы и комплементарно связываются с мРНК на малой субъединице [9].

Транслокация двух концов молекулы тРНК происходит не синхронно. Это означает, что молекулы могут находиться в гибридных состояниях, то есть их антикодоновые концы могут находиться в А- и Р-сайтах малой субъединицы, а акцепторные — в Р- и Е-сайтах, соответственно. В то же время Т-сайт присутствует лишь у большой субъединицы, и в начальный момент аминоацил-тРНК также находится в гибридном состоянии:

Рисунок 1.1: Цикл работы бактериальной рибосомы. Инициация синтеза начинается с привлечения рибосомных субъединиц. Затем происходит связывание мРНК, а также молекулы формилированной метионил-тРНК (ГМе^тРНК) с малой субъединицей, инициация завершается в тот момент, когда происходит доставка аминоацил-тРНК, связывающей вторую аминокислоту белка с рибосомным комплексом. Затем наступает фаза элонгации, в ходе которой сиитезируемый полипептид удлиняется. В тот момент, когда синтез полипептида завершен, последний высвобождается из рибосомы, рибосомный комплекс разбирается, а освободившиеся субъединицы отправляются в клеточный пул. На рисунке малая субъединица изображена золотым, большая — голубым [9]. Использована иллюстрация из работы [9].

акцепторная часть молекулы расположена в Т-сайте большой субъединицы, а антикодо-новая петля — в А-сайте малой субъединицы. Перемещение акцепторной части тРНК, необходимое для формирования пептида, происходит позже и носит название аккомодации [9,15].

Последовательность событий, приводящая к добавлению одной аминокислоты к растущему пептиду, носит название цикла элонгации и повторяется п — 2 раза (где п — длина белка). Инициацией называется сборка двух субъединиц рибосомы на стартовом кодоне мРНК, а также формирование первой пептидной связи. Когда рибосома встречается со стоп-кодоном, получившийся пептид высвобождается из рибосомы, а субъединицы отправляются в клеточный пул. Этот процесс носит название терминации [9].

Новая

Большая н7ы аминоаиил-rPHK

Рисунок 1.2: Цикл элонгации.

1.2 Эволюция рибосомы

В гипотетическом последнем общем предке всех известных организмов (LUCA) уже содержалось значительное число генов, вовлеченных в трансляцию белков. Более того, гены, связанные с трансляцией, составляют большую часть известного генома LUCA [16]. Таким образом, аппарат трансляции в таком виде, как он был представлен в LUCA, уже является в большой степени состоявшимся. Это указывает на то, что основные события эволюции рибосомы произошли до появления LUCA [17].

Происхождение рибосомы берет свое начало в древнем мире РНК [18,19]. На ранней стадии аминокислоты (или подобные им молекулы) связывались с небольшими олиго-мерами РНК. При взаимодействии таких структур друг с другом в присутствии РНК, являющейся предком современного РТС, формировалась амидная связь. Таким образом происходило создание более крупных пептидо-подобных молекул. Было показано, что такая реакция осуществима в мире РНК [20]. Эти ранние РНК стабилизировались за счет Mg2+. Полученные пептиды имели смешанную хиральность, однако с преобладанием L-аминокислот, возможно в результате избытка D-рибозы в молекулах РНК древнего мира [21,22]. Ранние пептиды могли стабилизировать разные виды РНК и, таким образом, давать эволюционное преимущество в древнем мире. С ростом сложности древнего организма появилась однодоменная тРНК, а также предок РТС. Этот ранний РТС уже включал начало выходного тоннеля, который впоследствии увеличился: сначала появился регион домена II, а затем часть домена IV. На некотором этапе был добавлен декодирующий домен тРНК, в результате чего возникла современная двухдоменная тРНК [17].

Существует гипотеза, согласно которой второй домен тРНК предоставил возможность удерживания тРНК на вспомогательной РНК, увеличивая время, в течение которого тРНК взаимодействует с РТС, и повышая, таким образом, вероятность протекания реакции [17,23]. Затем растущая малая субъединица стала выполнять задачу перемещения шаблона, позволяя извлекать использованные тРНК и привлекать новые. Эта вспомогательная РНК могла служить в качестве шаблона, а затем в качестве мРНК, обеспечивая возникновение системы кодонов [17].

Согласно другой теории, часть РНК малой субъединицы возникла не в результате усложнения древней проторибосомы, а независимо в РНК-мире, где она могла служить в качестве репликазы. В этом случае, вовлеченная в зарождающуюся систему синтеза белков, эта РНК возможно была способна перемещаться вдоль шаблона [17].

После того, как появились мРНК и основы движения малой субъединицы, рибосомы стали стремительно усложняться: сначала были добавлены ранние консервативные белки, такие как L2, L3 и L4. Дальнейшее расширение рРНК могло происходить путем последовательного добавления различных элементов, например, 5S рРНК и её белков [17].

Следующим важным шагом, по-видимому, было добавление ГТФазного центра к большой субъединице. Это событие, вероятно, существенно увеличило скорость трансляции. В результате могло произойти существенное увеличение числа различных типов клеток и, впоследствии, окончание эры РНК [24], а затем начало эры потомков LUCA [17].

В дальнейшем изменения касались системы инициации, добавления выходного Е-сайта, добавления белка L1, который обслуживает проникновение тРНК, появление посттранскрипционной модификации нуклеотидов и ферментов, выполняющих эту функцию. Затем рРНК, по-видимому, не претерпевали существенных изменений, но появлялись новые, уже не являющиеся универсальными для всех организмов, белки, а также происходила тесная интеграция между транскрипцией и трансляцией. Существенные ограничения на размер генома и его стабильность впоследствии привели к замене РНК-генома на ДНК-геном [17].

Таким образом, по-видимому, на ранних стадиях эволюции проторибосомы не использовали генетический код и не имели сложных динамических систем, которые присутствуют в современной рибосоме. Ключевым событием стало появление ГТФазного центра. Несмотря на то, что ГТФазиый центр не является существенным для синтеза, он существенно увеличивает скорость синтеза пептидов [25]. Предполагается, что это увеличение обеспечило переход из мира РНК в мир РНК и белков [17,26,27].

1.3 Рибосома бактерий

Рибосомы бактерий состоят из двух субъединиц неравного размера. Эти субъединицы носят название малой и большой. Ядро каждой рибосомной субъединицы состоит из компактно свёрнутой высокополимерной рибосомной РНК [25]. В соответствии с коэффициентом седиментации субъединицы обозначают как 30S и 50S. Малая субъединица 30S содержит 21 белок (SI, S2 и т.д.) и 16S рибосомную РНК длиной порядка 1500 нуклеотидов. Большая субъединица 50S (рис. 1.3) содержит порядка 30 белков (LI, L2 и т.д.), 23S рРНК (длиной порядка 2900 нуклеотидов) и 5S рРНК (120 нуклеотидов).

При помощи рентгенографии высокого разрешения были проведены исследования большой и малой субъединиц рибосом Thermus thermophilus [28,29], Deinococcus radiodurans [30], Haloarcula marismortui [31] и Escherichia coli [32]. Тем не менее изучение некоторых структурных элементов подобными методами осложнено в силу их высокой подвижности. Особенно это касается так называемого Ь7/1Л2-стержня [5].

Рисунок 1.3: Трехмерная структура рибосомы Escherichia coli с белком LI0, четырьмя N-концевыми доменами белка LI2 и белком EF-G. Слева изображена полная структура, L7/L12-cтepжeнь выделен черной рамкой; на правом изображении увеличенный L7/L12-cтepжeнь. Структура получена на основе совмещения кристаллической структуры и данных крио-электропной микроскопии. Большая субъединица выделена полупрозрачным голубым цветом, малая — желтым. Молекулы рРНК изображены в виде серой ленты, фактор элонгации G (EF-G) покрашен светло-коричневым цветом, L10 — синим, L11 — желтым, N-концевые домены белка LI2 — красным. Использована

иллюстрация из работы |4].

Ь7/Ы2-стержень входит в состав большой субъединицы рибосомы. Он играет важную роль в процессе синтеза белка. Результаты экспериментов свидетельствуют о том, что стержень участвует в связывании с рибосомой и функционировании различных факторов трансляции: EF-Tu, EF-G, IF2, RF1, RF2 и RF3 [33-36].

Стержень включает в себя белок L11, участок 23S рРНК, с которым LI 1 и L10 связываются, а также комплекс, образованный белком L10 и несколькими димерами белков L7 и LI2. Белки L7 и LI2 закодированы одним геном и являются изоформами одного и того же белка. Они имеют идентичную аминокислотную последовательность, их различие состоит в N-концевым ацетилировании L7 [37]. Соотношение белков L7 и LI2 в рибосоме зависит от скорости роста и стадии клеточного цикла [38]. Предполагается, что ацетилировапие позволяет увеличить стабильность L7/L12-cтepжня [39]. Далее мы будем называть оба белка LI2.

1.3.2 Белок L12

Белок LI2 связывается с факторами трансляции и повышает их ГТФазную активность [36,40-42]. За взаимодействие с факторами трансляции (в случае Е. coli) отвечают аминокислоты К65, V66, 169, К70, R73 и К84, расположенные на третьей и четвертой «-спирали белка [4] (рис. 1.4). Каталитический эффект достигается как белком LI2 в составе стержня, так и изолированным белком [43]. Также было показано, что мутации в белке L12 увеличивают уровень ошибок трансляции [44-46].

Рисунок 1.4: Трёхмерная структура С-концевого домена белка L12 Escherichia coli [47].

Аминокислоты, взаимодействующие с факторами трансляции, выделены красным.

L12 состоит из двух структурных доменов, соединённых гибкой перемычкой [48]. Вытянутый спиральный N-концевой домен участвует в димеризации и связывании с L10. Глобулярный С-концевой домен участвует во взаимодействии с факторами трансляции. L12 является единственным белком в большой субъединице, который связывается с 23S рРНК не напрямую [31,49], а посредством белка L10 [3,50] (рис. 1.5).

Белок L12 является единственным многокопийным белком рибосомы [51]. Рибосомы Е. coli [1-3], Bacillus subtilis [5,7] и Bacillus stearolhermophilus [7] содержат четыре молекулы белка L12 в виде двух димсров. В то же время рибосомы Thermotoga maritima [4], Thermus thermophilus [5] и Thermus aquaticus [5] содержат по шесть молекул белка L12 в виде трех димеров. Для 28 бактерий существует также предсказание копийности белка L12, выполненное на основе выравнивания аминокислотных последовательностей белка L10 [6].

изломы С-концевой a-спирали L10

Рисунок 1.5: Трехмерная структура комплекса белка L10 и трёх участков димеризации

белка LI2 Г. maritima [4]. Белок L10 показан фиолетовым цветом, димеры L12 — зеленым, красным и синим. С-концевые домены белков L12 не показаны.

Димеры белка L12 (рис. 1.6) являются стабильными. Скорость обмена L12 составляет не более 10% в час [4,52], Тогда как комплекс белка L10 и димеров L12 является менее стабильным [7].

1.3.3 Белок LIO

В структуре белка L10 выделяют восемь «-спиралей и четыре /3-листа. Глобулярный N-концевой домен включает в себя семь «-спиралей и четыре ß-лиета и отвечает за связывание с 23S рРНК. Восьмая — С-концевая — «-спираль является структурно независимой и отвечает за связывание с LI2. С-концевая «-спираль включает в себя ряд последовательно расположенных L12-cвязывaющиx сегментов.

В составе комплекса с димерами L12 между отдельными LI2-связывающими сегментами белка L10 располагаются изломы «-спирали. Предполагается, что эти изломы возникают в результате взаимодействия отдельных димеров LI2 между собой [4] (рис. 1.5).

Количество И2-евязывающих сегментов определяется длиной С-концевой «-спирали (рис. 1.5). Так, С-концевая «-спираль белка LIO Е. coli на десять аминокислот короче, чем «-спираль белка L10 Т. maritima [4].

Регуляция

В геноме Е. coli гены rplJ и rplL, кодирующие белки L10 и LI2 соответственно, находятся в одном опероне (рис. 1.7). В 5' области относительно гена rplJ расположены гены rplK и rplA, кодирующие рибосомные белки большой субъединицы L11 и LI. В 3' области гена rplL расположены гены гроВ и гроС, кодирующие ß и ß' субъединицы ДНК-зависимой РНК-полимеразы.

Рисунок 1.6: Трехмерная структура двух конформаций димера LI2 Е. coli. Предполагается, что в ходе трансляции конформация может изменяться [47].

гроВ

гроС

У

Рисунок 1.7: Структура оперона, содержащего гены грИ и грИ. Промоторы обозначены стрелками, терминаторы — шпильками. Пунктирные линии обозначают слабые

промоторы и терминаторы.

Основные промоторы оперона расположены в 5' областях генов rplK и rplJ, причем активность промотора в 5' области гена rplK на 35% выше. [53,54]. Между генами rplJ и rplL расположена некодирующая область длиной порядка пятидесяти нуклеоти-дов. Предполагается, что в этой области также расположен промотор; активность этого промотора составляет около 8% от активности основного промотора. В 3' области гена rplJ расположен терминатор, который препятствует транскрипции генов гроВ и гроС по крайней мере в 70% случаев [54].

Предполагается, что соотношение белков LI2 и L10 в клетке соответствует соотношению этих белков в рибосоме. Таким образом, трансляция этих белков должна обеспечиваться координирующей регуляцией. Ввиду низкой активности промотора в 5' области гена rplL предполагается, что основная регуляция происходит на уровне трансляции белка.

Было показано, что белок L10 связывается с 5' некодирующим участком собственной мРНК и ингибирует собственную трансляцию [55]. Примечательно, что ингибирование может производиться как свободным белком L10, так и комплексом L10 и димеров белка L12 [56].

Некодирующий участок образует структуру, сходную с сайтом связывания L10 на 23S рРНК [57]. Аналогичные структуры в некодирующей 5' области гена rplJ были обнаружены в Е. coli, а также ряде других бактерий [58]. Существует неподтвержденная гипотеза, согласно которой этот некодирующий участок является малой некодирующей РНК и комплементарно связывается с областью старт кодона мРНК, ингибируя таким образом трансляцию белка L10 [59]. Механизм регуляции соотношения белков L12 и L10 остается неизвестным.

1.3.4 LI2 вызывает иммунный ответ

Белок L12 является одним из основных белков прокариотической клетки. Иммунизация рекомбинантным белком LI2 вызывает выработку антител, которые в дальнейшем позволяют защитить организм от некоторых видов бактерий. Была показана эффективность подобной иммунизации против возбудителя бруцеллеза — Brucella abortus [60].

Также было показано, что изменения в микробиоме человека, вызванные развитием колоректального рака, приводят к выработке антител к белку L12 Streptococcus bovis. Метод, основанный на оценке уровня антител, в будущем может быть использована для диагностики колоректального рака первой и второй стадий [61].

1.4 Эукариотическая и архейная рибосома

Большие субъединицы рибосом эукариот и архей также содержат в своем составе структуру, аналогичную бактериальному Е7ДЛ2-стержню [62].

Эукариотическим и архейным аналогом белка L10 является белок РО. Белки L10 и РО имеют общее происхождение, то есть являются ортологами. Таким образом, белки семейства LIO/PO присутствуют у видов, относящихся ко во всем трем доменам жизни. А ген, кодирующий L10/P0, — rplJ/RPLPO — является одним из 29 универсально консервативных генов, которые, по-видимому, присутствовали в геноме LUCA.

Архейный аналог белка LI2 также носит название LI2. Эукариотическими аналогами белка L12 являются белки PI и Р2. В составе рибосомы PI и Р2 присутствуют в форме гетеродимера [33]. В некоторых случаях возможно возникновение паралогичных белков: так у Saccharomyces cerevisiae присутствуют четыре различных белка: PIA, PI В, Р2А и Р2В [63].

Архейные и эукариотические аналоги бактериального белка LI2 также катализируют гидролиз ГТФ, выполняемый факторами трансляции [64-66]. Тем не менее их структура не соответствует структуре бактериального LI2; предполагается, что бактериальный L12 не является гомологом белков PI, Р2, а также архейного L12 [26], в то время как PI и Р2 являются ортологами архейного белка LI2.

В то время как копийность белка L12 может различаться у разных видов бактерий, рибосома архей может связывать три димера LI2, а рибосома эукариот — два димера Р1/Р2 [6,7]. Предполагается, что не у всех рибосом архей копийность белка L12 достигает шести, т.е. у некоторых рибосом часть L12-связывающих сайтов остается свободными [7]. У бактерий и эукариот копийность L12 и Р1/Р2 всегда достигает максимального значения [4].

1.5 Рибосома митохондрий и пластид

Митохондрии — органеллы, встречающиеся в большинстве эукариотических клеток. Основной функцией митохондрий является обеспечение клетки АТФ [67]. Происхождение митохондрий связывают с событием эндосимбиотического поглощения бактерии близкой к современным а-протеобактериям прото-эукариотическим организмам [68].

Пластиды — органеллы, присутствующие в клетках растений и водорослей. Прото-пластиды могут дифференцироваться в различные типы органелл: лейкопласты, хромопласты и хлоропласта. Предками пластид, по-видимому, являются цианобактерии [69].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Давыдов, Яков Игоревич, 2013 год

Литература

1. Stoichiometry and properties of the complex between ribosomal proteins L7 and L10 in solution /AT Gudkov, L G Tumanova, S Y Venyaminov [h ap-] // FEBS Lett. 1978. Sep. T. 93, № 2. C. 215-218.

2. Tokimatsu H, Strycharz W A, Dahlberg A E. Gel electrophoretic studies on ribosomal proteins L7/L12 and the Escherichia coli 50 S subunit // J Mol Biol. 1981. Oct. T. 152, № 2. C. 397-412.

3. Pettersson I, Liljas A. The stoichiometry and reconstitution of a stable protein complex from Escherichia coli ribosomes // FEBS Lett. 1979. Feb. T. 98, № 1. C. 139-144.

4. Structural basis for the function of the ribosomal L7/12 stalk in factor binding and GTPase activation / Mihaela Diaconu, Ute Kothe, Frank Schlunzen [h ap-] // Cell. 2005. Jul. T. 121, № 7. C. 991-1004.

5. Heptameric (L12)6/L10 rather than canonical pentameric complexes are found by tandem MS of intact ribosomes from thermophilic bacteria / Leopold L Ilag, Hortense Videler, Adam R McKay [h Ap.] // Proc Natl Acad Sci USA. 2005. Jun. T. 102, № 23. C. 8192-8197.

6. Three binding sites for stalk protein dimers are generally present in ribosomes from archaeal organism / Y. Maki, T. Hashimoto, M. Zhou [h Ap-] // J. Biol. Chem. 2007. Nov. T. 282, № 45. C. 32827-32833.

7. Mass spectrometry defines the stoichiometry of ribosomal stalk complexes across the phylogenetic tree / Y. Gordiyenko, H. Videler, M. Zhou [h Ap.] // Mol. Cell Proteomics. 2010. Aug. T. 9, № 8. C. 1774-1783.

8. Woese C. R., Kandler O., Wheelis M. L. Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1990. Jun. T. 87, № 12. C. 4576-4579.

9. Moore Peter B. How Should We Think About the Ribosome? // Annual Review of Biophysics. 2012. T. 41. C. 1-19.

10. Nirenberg Marshall, Leder Philip. Rna Codewords and protein synthesis the effect of trinucleotides upon the binding of sRNA to ribosomes // Science. 1964. T. 145, № 3639. C. 1399-1407.

11. Monro Rf E. Catalysis of peptide bond formation by 50 S ribosomal subunits from Escherichia coli. // Journal of molecular biology. 1967. T. 26, № 1. c. 147.

12. The peptidyl transferase activity of ribosomes / RE Monro, T Staehelin, ML Celma [h Ap-] // Cold Spring Harbor symposia on quantitative biology / Cold Spring Harbor Laboratory Press. T. 34. 1969. C. 357-368.

14. Nierhaus Knud H, Rheinberger Hans-Jorg. An alternative model for the elongation cycle of protein biosynthesis // Trends in Biochemical Sciences. 1984. T. 9, № 10. C. 428-432.

15. Ogle James M, Ramakrishnan V. Structural insights into translational fidelity // Annu. Rev. Biochem. 2005. T. 74. C. 129-177.

16. Kyrpides N., Overbeek R., Ouzounis C. Universal protein families and the functional content of the last universal common ancestor // J. Mol. Evol. 1999. Oct. T. 49, № 4. C. 413-423.

17. Fox G. E. Origin and evolution of the ribosome // Cold Spring Harb Perspect Biol. 2010. Sep. T. 2, № 9. c. a003483.

18. Cech T. R. The RNA worlds in context // Cold Spring Harb Perspect Biol. 2012. Jul. T. 4, № 7. c. a006742.

19. Robertson M. P., Joyce G. F. The origins of the RNA world // Cold Spring Harb Perspect Biol. 2012. May. T. 4, № 5.

20. Zhang B., Cech T. R. Peptide bond formation by in vitro selected ribozymes // Nature. 1997. Nov. T. 390, № 6655. C. 96-100.

21. Tamura Koji, Schimmel Paul R. Chiral-selective aminoacylation of an RNA minihelix: Mechanistic features and chiral suppression // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2006. T. 103, № 37. C. 13750-13752.

22. Tamura Koji. Origin of amino acid homochirality: relationship with the RNA world and origin of tRNA aminoacylation // Biosystems. 2008. T. 92, № 1. C. 91-98.

23. Wolf Y. I., Koonin E. V. On the origin of the translation system and the genetic code in the RNA world by means of natural selection, exaptation, and subfunctionalization // Biol. Direct. 2007. T. 2. c. 14.

24. Woese C. R., Fox G. E. The concept of cellular evolution // J. Mol. Evol. 1977. Sep. T. 10, № 1. C. 1-6.

25. Spirin A. S. Ribosome as a molecular machine // FEBS Lett. 2002. Mar. T. 514. C. 2-10.

26. Structural relationships among the ribosomal stalk proteins from the three domains of life / P. Grela, P. Bernado, D. Svergun [h ap.] // J. Mol. Evol. 2008. Aug. T. 67, № 2. C. 154-167.

27. Ribosome origins: the relative age of 23S rRNA Domains / J. Hury, U. Nagaswamy, M. Larios-Sanz [h flp.] // Orig Life Evol Biosph. 2006. Aug. T. 36, № 4. C. 421-429.

28. Structure of the 30S ribosomal subunit / B. T. Wimberly, D. E. Brodersen, W. M. Clemons [h ap.] // Nature. 2000. Sep. T. 407. C. 327-339.

29. Structure of functionally activated small ribosomal subunit at 3.3 angstroms resolution / F. Schluenzen, A. Tocilj, R. Zarivach [h ap.] // Cell. 2000. Sep. T. 102. C. 615-623.

31. The complete atomic structure of the large ribosomal subunit at 2.4 A resolution / N. Ban, P. Nissen, J. Hansen [h «p.] // Science. 2000. Aug. T. 289. C. 905-920.

32. Crystal structure of release factor RF3 trapped in the GTP state on a rotated conformation of the ribosome / J. Zhou, L. Lancaster, S. Trakhanov [h ap-] // RNA. 2012. Feb. T. 18, № 2. C. 230-240.

33. Wahl Markus C, Moller Wim. Structure and function of the acidic ribosomal stalk proteins // Curr Protein Pept Sci. 2002. Feb. T. 3, № 1. C. 93-106.

34. The ribosomal binding domain for the bacterial release factors RF-1, RF-2 and RF-3 / K K McCaughan, C D Ward, C N Trotman [h Ap.] // FEBS Lett. 1984. Sep. T. 175, № 1. C. 90-94.

35. The ribosomal domain of the bacterial release factors. The carboxyl-terminal domain of the dimer of Escherichia coli ribosomal protein L7/L12 located in the body of the ribosome is important for release factor interaction / W P Tate, B Kastner, C D Edgar [h Ap.] // Eur J Biochem. 1990. Feb. T. 187, № 3. C. 543-548.

36. The requirement for ribosomal proteins L7 and LI2 in peptide-chain termination / N Brot, W P Tate, C T Caskey [h ap.] // Proc Natl Acad Sci USA. 1974. Jan. T. 71, № 1. C. 89-92.

37. A novel dimeric structure of the RimL Nalpha-acetyltransferase from Salmonella typhimurium / Matthew W Vetting, Luiz Pedro S de Carvalho, Steven L Roderick [h Ap.] // J Biol Chem. 2005. Jun. T. 280, № 23. C. 22108-22114.

38. Ramagopal S, Subramanian A R. Alteration in the acetylation level of ribosomal protein L12 during growth cycle of Escherichia coli // Proc Natl Acad Sci USA. 1974. May. T. 71, № 5. C. 2136-2140.

39. Acetylation of L12 increases interactions in the Escherichia coli ribosomal stalk complex / Y. Gordiyenko, S. Deroo, M. Zhou [h AP-] // J. Mol. Biol. 2008. Jul. T. 380, № 2. C. 404-414.

40. Fakunding J. L., Traut R. R., Hershey J. W. Dependence of initiation factor IF-2 activity on proteins L7 and LI2 from Escherichia coli 50 S ribosomes // J. Biol. Chem. 1973. Dec. T. 248, № 24. C. 8555-8559.

41. Kischa K., Moller W., Stoffler G. Reconstitution of a GTPase activity by a 50S ribosomal protein and E. coli // Nature New Biol. 1971. Sep. T. 233, № 36. C. 62-63.

42. The ribosomal stalk binds to translation factors IF2, EF-Tu, EF-G and RF3 via a conserved region of the L12 C-terminal domain / M. Helgstrand, C. S. Mandava, F. A. Mulder [h ap.] // J. Mol. Biol. 2007. Jan. T. 365, № 2. C. 468-479.

43. Stimulation of the GTPase activity of translation elongation factor G by ribosomal protein L7/12 / A. Savelsbergh, D. Mohr, B. Wilden [h Ap.] // J. Biol. Chem. 2000. Jan. T. 275, № 2. C. 890-894.

45. Kirsebom L. A., Isaksson L. A. Involvement of ribosomal protein L7/L12 in control of translational accuracy // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1985. Feb. T. 82, № 3. C. 717-721.

46. Kirsebom L. A., Amons R., Isaksson L. A. Primary structures of mutationally altered ribosomal protein L7/L12 and their effects on cellular growth and translational accuracy // Eur. J. Biochem. 1986. May. T. 156, № 3. C. 669-675.

47. From structure and dynamics of protein L7/L12 to molecular switching in ribosome / E. V. Bocharov, A. G. Sobol, K. V. Pavlov [h Ap.] // J. Biol. Chem. 2004. Apr. T. 279. C. 17697-17706.

48. Liljas A., Gudkov A. T. The structure and dynamics of ribosomal protein L12 // Biochimie. 1987. Oct. T. 69. C. 1043-1047.

49. Briones C., Ballesta J. P. Conformational changes induced in the Saccharomyces cerevisiae GTPase-associated rRNA by ribosomal stalk components and a translocation inhibitor // Nucleic Acids Res. 2000. Nov. T. 28. C. 4497-4505.

50. Pettersson I., Hardy S. J., Liljas A. The ribosomal protein L8 is a complex L7/L12 and L10 // FEBS Lett. 1976. Apr. T. 64. C. 135-138.

51. Hardy S J. The stoichiometry of the ribosomal proteins of Escherichia coli // Mol Gen Genet. 1975. Oct. T. 140, № 3. C. 253-274.

52. Mechanism and rates of exchange of L7/L12 between ribosomes and the effects of binding EF-G / S. Deroo, S. J. Hyung, J. Marcoux [h Ap.] // ACS Chem. Biol. 2012. Jun. T. 7, № 6. C. 1120-1127.

53. Nucleotide sequence of the ribosomal protein gene cluster adjacent to the gene for RNA polymerase subunit beta in Escherichia coli / L. E. Post, G. D. Strycharz, M. Nomura [h ap.] // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1979. Apr. T. 76, № 4. C. 1697-1701.

54. Railing G., Linn T. Relative activities of the transcriptional regulatory sites in the rplKAJLrpoBC gene cluster of Escherichia coli // J. Bacteriol. 1984. Apr. T. 158, № 1. C. 279-285.

55. E. coli ribosomal protein L10 inhibits translation of L10 and L7/L12 mRNAs by acting at a single site / J. L. Yates, D. Dean, W. A. Strycharz [h ap.] // Nature. 1981. Nov. T. 294, № 5837. C. 190-192.

56. Autogenous control: ribosomal protein L10-L12 complex binds to the leader sequence of its mRNA / M. Johnsen, T. Christensen, P. P. Dennis [h a p.] // EMBO J. 1982. T. 1, № 8. C. 999-1004.

57. RNA secondary structure and translation inhibition: analysis of mutants in the rplJ leader / T. Christensen, M. Johnsen, N. P. Fiil [h Ap.] // EMBO J. 1984. Jul. T. 3, № 7. C. 1609-1612.

58. Iben J. R., Draper D. E. Specific interactions of the L10(L12)4 ribosomal protein complex with mRNA, rRNA, and Lll // Biochemistry. 2008. Mar. T. 47, № 9. C. 2721-2731.

60. Escheriosome-mediated delivery of recombinant ribosomal L7/L12 protein confers protection against murine brucellosis / A. I. Mallick, H. Singha, S. Khan [h Ap.] // Vaccine. 2007. Nov. T. 25, № 46. C. 7873-7884.

61. Increased exposure to bacterial antigen RpL7/L12 in early stage colorectal cancer patients / A. Boleij, R. Roelofs, R. M. Schaeps [h Ap.] // Cancer. 2010. Sep. T. 116, № 17. C. 4014-4022.

62. Strycharz W. A., Nomura M., Lake J. A. Ribosomal proteins L7/L12 localized at a single region of the large subunit by immune electron microscopy // J. Mol. Biol. 1978. Dec. T. 126, № 2. C. 123-140.

63. Planta R. J., Mager W. H. The list of cytoplasmic ribosomal proteins of Saccharomyces cerevisiae//Yeast. 1998. Mar. T. 14. C. 471-477.

64. Kopke A. K., Leggatt P. A., Matheson A. T. Structure function relationships in the ribosomal stalk proteins of archaebacteria // J. Biol. Chem. 1992. Jan. T. 267, № 2. C. 1382-1390.

65. Eukaryotic acidic phosphoproteins interact with the ribosome through their amino-terminal domain / M. P. Jose, H. Santana-Roman, M. Remacha [h Ap.] // Biochemistry. 1995. Jun. T. 34, № 24. C. 7941-7948.

66. Structure-function relationships in the ribosomal protein LI2 in the archaeon Sulfolobus acidocaldarius / I. Kusser, C. Lowing, C. Rathlef [h AP-] // Arch. Biochem. Biophys. 1999. May. T. 365, № 2. C. 254-261.

67. Henze K., Martin W. Evolutionary biology: essence of mitochondria // Nature. 2003. Nov. T. 426, № 6963. C. 127-128.

68. Gray M. W., Burger G., Lang B. F. Mitochondrial evolution // Science. 1999. Mar. T. 283, № 5407. C. 1476-1481.

69. Keeling P. J. Diversity and evolutionary history of plastids and their hosts // Am. J. Bot. 2004. Oct. T. 91, № 10. C. 1481-1493.

70. Genes for two mitochondrial ribosomal proteins in flowering plants are derived from their chloroplast or cytosolic counterparts / K. L. Adams, D. O. Daley, J. Whelan [h Ap.] // Plant Cell. 2002. Apr. T. 14, № 4. C. 931-943.

71. The gene encoding Arabidopsis thaliana mitochondrial ribosomal protein S13 is a recent duplication of the gene encoding plastid S13 / P. Mollier, B. Hoffmann, C. Debast [h AP-] // Curr. Genet. 2002. Mar. T. 40, № 6. C. 405-409.

72. Schmidt O., Pfanner N., Meisinger C. Mitochondrial protein import: from proteomics to functional mechanisms // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2010. Sep. T. 11, № 9. C. 655667.

73. Cline K., Dabney-Smith C. Plastid protein import and sorting: different paths to the same compartments // Curr. Opin. Plant Biol. 2008. Dec. T. 11, № 6. C. 585-592.

75. An ancestral mitochondrial DNA resembling a eubacterial genome in miniature /

B. F. Lang, G. Burger, C. J. O'Kelly [h Ap.] // Nature. 1997. May. T. 387, № 6632.

C. 493-497.

76. Wilson R. J., Williamson D. H. Extrachromosomal DNA in the Apicomplexa // Microbiol. Mol. Biol. Rev. 1997. Mar. T. 61, № 1. C. 1-16.

77. Knoop V. The mitochondrial DNA of land plants: peculiarities in phylogenetic perspective // Curr. Genet. 2004. Sep. T. 46, № 3. C. 123-139.

78. Kubo T., Newton K. J. Angiosperm mitochondrial genomes and mutations // Mitochondrion. 2008. Jan. T. 8, № 1. C. 5-14.

79. Adams K. L., Palmer J. D. Evolution of mitochondrial gene content: gene loss and transfer to the nucleus // Mol. Phylogenet. Evol. 2003. Dec. T. 29, № 3. C. 380-395.

80. Complete sequence of heterogenous-composition mitochondrial genome (Brassica napus) and its exogenous source / J. Wang, J. Jiang, X. Li [h Ap.] // BMC Genomics. 2012. Nov. T. 13, № 1. c. 675.

81. Reith Michael, Munholland Janet. Complete nucleotide sequence of the Porphyra purpurea chloroplast genome // Plant Molecular Biology Reporter. 1995. T. 13, № 4. C. 333-335.

82. Leijonmarck M., Liljas A., Subramanian A. R. Computed spatial homology between the LI2 protein of chloroplast ribosome and 1.7 A structure of Escherichia coli L12 domain // Biochem. Int. 1984. Jan. T. 8, № 1. C. 69-76.

83. Marty L., Fort P. A delayed-early response nuclear gene encoding MRPL12, the mitochondrial homologue to the bacterial translational regulator L7/L12 protein // J. Biol. Chem. 1996. May. T. 271, № 19. C. 11468-11476.

84. Kubo N., Arimura S. Discovery of the rpllO gene in diverse plant mitochondrial genomes and its probable replacement by the nuclear gene for chloroplast RPL10 in two lineages of angiosperms // DNA Res. 2010. Feb. T. 17, № 1. C. 1-9.

85. Mower J. P., Bönen L. Ribosomal protein L10 is encoded in the mitochondrial genome of many land plants and green algae // BMC Evol. Biol. 2009. T. 9. c. 265.

86. Four paralogues of RPL12 are differentially associated to ribosome in plant mitochondria / Ludovic Delage, Philippe Giege, Masahiro Sakamoto [h Ap.] // Biochimie. 2007. T. 89, № 5. C. 658-668.

87. Pirovano W., Heringa J. Protein secondary structure prediction // Methods Mol. Biol. 2010. T. 609. C. 327-348.

88. The Protein Data Bank: a computer-based archival file for macromolecular structures / F. C. Bernstein, T. F. Koetzle, G. J. Williams [h Ap.] // J. Mol. Biol. 1977. May. T. 112, № 3. C. 535-542.

89. Nagano K. Logical analysis of the mechanism of protein folding. I. Predictions of helices, loops and beta-structures from primary structure // J. Mol. Biol. 1973. Apr. T. 75, № 2. C. 401-420.

91. Lim V. I. Structural principles of the globular organization of protein chains. A stereochemical theory of globular protein secondary structure // J. Mol. Biol. 1974. Oct. T. 88, № 4. C. 857-872.

92. Gamier J., Osguthorpe D. J., Robson B. Analysis of the accuracy and implications of simple methods for predicting the secondary structure of globular proteins // J. Mol. Biol. 1978. Mar. T. 120, № 1. C. 97-120.

93. Gamier J., Gibrat J. F., Robson B. GOR method for predicting protein secondary structure from amino acid sequence // Meth. Enzymol. 1996. T. 266. C. 540-553.

94. Rost B., Sander C. Prediction of protein secondary structure at better than 70% accuracy // J. Mol. Biol. 1993. Jul. T. 232, № 2. C. 584-599.

95. Przybylski D., Rost B. Alignments grow, secondary structure prediction improves // Proteins. 2002. Feb. T. 46, № 2. C. 197-205.

96. Basic local alignment search tool / S. F. Altschul, W. Gish, W. Miller [h ap.] // J. Mol. Biol. 1990. Oct. T. 215, № 3. C. 403-410.

97. Ongoing and future developments at the Universal Protein Resource / R. Apweiler, M. J. Martin, C. O'Donovan [h a p.] // Nucleic Acids Res. 2011. Jan. T. 39, № Database issue. C. D214-219.

98. Altschul S. F., Koonin E. V. Iterated profile searches with PSI-BLAST-a tool for discovery in protein databases // Trends Biochem. Sci. 1998. Nov. T. 23, № 11. C. 444-447.

99. Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs / S. F. Altschul, T. L. Madden, A. A. Schaffer [h ftp.] // Nucleic Acids Res. 1997. Sep. T. 25, № 17. C. 3389-3402.

100. Exploiting the past and the future in protein secondary structure prediction / Pierre Baldi, Soren Brunak, Paolo Frasconi [h ap-] // Bioinformatics. 1999. T. 15, № 11. C. 937-946.

101. Improving the prediction of protein secondary structure in three and eight classes using recurrent neural networks and profiles / Gianluca Pollastri, Darisz Przybylski, Burkhard Rost [h ap.] // Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics. 2002. T. 47, № 2. C. 228-235.

102. Pollastri Gianluca, Mclysaght Aoife. Porter: a new, accurate server for protein secondary structure prediction // Bioinformatics. 2005. T. 21, № 8. C. 1719-1720.

103. Ouali M., King R. D. Cascaded multiple classifiers for secondary structure prediction // Protein Sci. 2000. Jun. T. 9, № 6. C. 1162-1176.

104. Raghava G. P. S. Protein secondary structure prediction using nearest neighbor and neural network approach // CASP4. 2000. C. 75-76.

106. Combining local-structure, fold-recognition, and new fold methods for protein structure prediction / K. Karplus, R. Karchin, J. Draper [h Ap.] // Proteins. 2003. T. 53 Suppl 6. C. 491-496.

107. Shackelford G., Karplus K. Contact prediction using mutual information and neural nets // Proteins. 2007. T. 69 Suppl 8. C. 159-164.

108. A simple and fast secondary structure prediction method using hidden neural networks / K. Lin, V. A. Simossis, W. R. Taylor [h Ap.] // Bioinformatics. 2005. Jan. T. 21, № 2. C. 152-159.

109. JPred: a consensus secondary structure prediction server / J. A. Cuff, M. E. Clamp, A. S. Siddiqui [h Ap.] // Bioinformatics. 1998. T. 14, № 10. C. 892-893.

110. Jones D. T. Protein secondary structure prediction based on position-specific scoring matrices //J. Mol. Biol. 1999. Sep. T. 292, № 2. C. 195-202.

111. Ta H. X., Koskinen P., Holm L. A novel method for assigning functional linkages to proteins using enhanced phylogenetic trees // Bioinformatics. 2011. Mar. T. 27, № 5. C. 700-706.

112. Practical and theoretical advances in predicting the function of a protein by its phylogenetic distribution / P. R. Kensche, V. van Noort, B. E. Dutilh [h Ap.] // J R Soc Interface. 2008. Feb. T. 5, № 19. C. 151-170.

113. An integrative genomic approach to uncover molecular mechanisms of prokaryotic traits / Y. Liu, J. Li, L. Sam [h AP-] // PLoS Comput. Biol. 2006. Nov. T. 2, № 11. c. el59.

114. Comparative genomics of thiamin biosynthesis in procaryotes. New genes and regulatory mechanisms / D. A. Rodionov, A. G. Vitreschak, A. A. Mironov [h Ap.] // J. Biol. Chem. 2002. Dec. T. 277, № 50. C. 48949-48959.

115. Rodionov D. A., Gelfand M. S. Identification of a bacterial regulatory system for ribonucleotide reductases by phylogenetic profiling // Trends Genet. 2005. Jul. T. 21, № 7. C. 385-389.

116. Gelfand M. S., Koonin E. V. Avoidance of palindromic words in bacterial and archaeal genomes: a close connection with restriction enzymes // Nucleic Acids Res. 1997. Jun. T. 25, № 12. C. 2430-2439.

117. Makarova K. S., Wolf Y. I., Koonin E. V. Potential genomic determinants of hyperthermophily // Trends Genet. 2003. Apr. T. 19, № 4. C. 172-176.

118. Slonim N., Elemento O., Tavazoie S. Ab initio genotype-phenotype association reveals intrinsic modularity in genetic networks // Mol. Syst. Biol. 2006. T. 2. c. 2006.0005.

119. Assigning protein functions by comparative genome analysis: protein phylogenetic profiles / M. Pellegrini, E. M. Marcotte, M. J. Thompson [h Ap-] // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999. Apr. T. 96, № 8. C. 4285-4288.

121. Barker D., Pagel M. Predicting functional gene links from phylogenetic-statistical analyses of whole genomes // PLoS Comput. Biol. 2005. Jun. T. 1, № 1. c. e3.

122. Predicting protein function by genomic context: quantitative evaluation and qualitative inferences / M. Huynen, B. Snel, W. Lathe [h Ap-] // Genome Res. 2000. Aug. T. 10, № 8. C. 1204-1210.

123. Wu J., Kasif S., DeLisi C. Identification of functional links between genes using phylogenetic profiles // Bioinformatics. 2003. Aug. T. 19, № 12. C. 1524-1530.

124. The mutual information: detecting and evaluating dependencies between variables / R. Steuer, J. Kurths, C. O. Daub [h ap-] // Bioinformatics. 2002. T. 18 Suppl 2. C. S231-240.

125. Refined phylogenetic profiles method for predicting protein-protein interactions / J. Sun, J. Xu, Z. Liu [h «p.] // Bioinformatics. 2005. Aug. T. 21, № 16. C. 3409-3415.

126. STRING: a database of predicted functional associations between proteins / C. von Mering, M. Huynen, D. Jaeggi [h Ap-] // Nucleic Acids Res. 2003. Jan. T. 31, № 1. C. 258-261.

127. The use of phylogenetic profiles for gene predictions / D. A. Liberies, A. Thoren, G. von Heijne [h a p.] // Curr Genomics. 2002. T. 3. C. 131-137.

128. Barker D., Meade A., Pagel M. Constrained models of evolution lead to improved prediction of functional linkage from correlated gain and loss of genes // Bioinformatics. 2007. Jan. T. 23, № 1. C. 14-20.

129. Inferring functional linkages between proteins from evolutionary scenarios / Y. Zhou, R. Wang, L. Li [h Ap.] // J. Mol. Biol. 2006. Jun. T. 359, № 4. C. 1150-1159.

130. Pagel M. Detecting Correlated Evolution on Phylogenies: A General Method for the Comparative Analysis of Discrete Characters // Proceedings: Biological Sciences. 1994. T. 255, № 1342. C. 37-45.

131. Felsenstein J. Evolutionary trees from DNA sequences: a maximum likelihood approach // J. Mol. Evol. 1981. T. 17, № 6. C. 368-376.

132. Pagel M. Inferring the historical patterns of biological evolution // Nature. 1999. Oct. T. 401, № 6756. C. 877-884.

133. Likehood of ancestral states in adaptive radiation / D. Schluter, T. Price, A. 0. Mooers [h ap-] // Evolution. 1997. Dec. T. 51, № 6. C. 1699-1711.

134. Pagel M. Inferring evolutionary processes from phylogenies // Zoologica Scipta. 1997. T. 26, № 4. C. 331-348.

135. Martins Emilia P., Hansen Thomas F. Phylogenies and the Comparative Method: A General Approach to Incorporating Phylogenetic Information into the Analysis of Interspecific Data // The American Naturalist. 1997. T. 149, № 4. C. 646-667.

137. WebLogo: a sequence logo generator / G. E. Crooks, G. Hon, J. M. Chandonia [h Ap.] // Genome Res. 2004. Jun. T. 14, № 6. C. 1188-1190.

138. Eddy S. R. Accelerated Profile HMM Searches // PLoS Comput. Biol. 2011. Oct. T. 7, № 10. c. el002195.

139. Henikoff S, Henikoff J G. Amino acid substitution matrices from protein blocks // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1992. Nov. T. 89, № 22. C. 10915-10919. Comparative Study.

140. R Core Team. R: A Language and Environment for Statistical Computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. 2012. ISBN 3-900051-07-0. URL: http://www.R-project.org.

141. Csardi Gabor, Nepusz Tamas. The igraph software package for complex network research // InterJournal. 2006. T. Complex Systems. c. 1695. URL: http://igraph.sf.net.

142. Notredame C, Higgins D G, Heringa J. T-Coffee: A novel method for fast and accurate multiple sequence alignment // J Mol Biol. 2000. Sep. T. 302, № 1. C. 205-217.

143. Guindon S., Gascuel O. A simple, fast, and accurate algorithm to estimate large phylogenies by maximum likelihood // Syst. Biol. 2003. Oct. T. 52, № 5. C. 696-704.

144. New algorithms and methods to estimate maximum-likelihood phylogenies: assessing the performance of PhyML 3.0 / S. Guindon, J. F. Dufayard, V. Lefort [h AP-] // Syst. Biol. 2010. May. T. 59, № 3. C. 307-321.

145. Le S. Q., Gascuel O. An improved general amino acid replacement matrix // Mol. Biol. Evol. 2008. Jul. T. 25, № 7. C. 1307-1320.

146. The All-Species Living Tree project: a 16S rRNA-based phylogenetic tree of all sequenced type strains / P. Yarza, M. Richter, J. Peplies [h Ap-] // Syst. Appl. Microbiol. 2008. Sep. T. 31, № 4. C. 241-250.

147. Update of the All-Species Living Tree Project based on 16S and 23S rRNA sequence analyses / P. Yarza, W. Ludwig, J. Euzeby [h Ap-] // Syst. Appl. Microbiol. 2010. Oct. T. 33, № 6. C. 291-299.

148. Paradis E., Claude J., Strimmer K. APE: analyses of phylogenetics and evolution in R language // Bioinformatics. 2004. T. 20. C. 289-290.

149. Talavera G., Castresana J. Improvement of phylogenies after removing divergent and ambiguously aligned blocks from protein sequence alignments // Syst. Biol. 2007. Aug. T. 56, № 4. C. 564-577.

150. Hasegawa M., Kishino H., Yano T. Dating of the human-ape splitting by a molecular clock of mitochondrial DNA // J. Mol. Evol. 1985. T. 22, № 2. C. 160-174.

151. MrBayes 3.2: efficient Bayesian phylogenetic inference and model choice across a large model space / F. Ronquist, M. Teslenko, P. van der Mark [h Ap-] // Syst. Biol. 2012. May. T. 61, № 3. C. 539-542.

153. Шарехова X. A., E. Семененко В. Характерисктика фотосинтетического выделения кислорода Spirulina platensis (GOM) Geitl // Физиология растений. 1982. Т. 29, № 3. С. 572-577.

154. Бородина А. Б., Н. Гудвилович И. Способ культивирования Spirulina (Arthrospira) platensis.

155. Rodnina M. V., Wintermeyer W. GTP consumption of elongation factor Tu during translation of heteropolymeric mRNAs // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1995. Mar. T. 92, № 6. C. 1945-1949.

156. Determination of protein stoichiometry within protein complexes using absolute quantification and multiple reaction monitoring / C. Schmidt, C. Lenz, M. Grote [и др.] // Anal. Chem. 2010. Apr. T. 82, № 7. C. 2784-2796.

157. Selected reaction monitoring for quantitative proteomics: a tutorial / V. Lange, P. Picotti, B. Domon [и др.] // Mol. Syst. Biol. 2008. T. 4. c. 222.

158. Picotti P., Aebersold R. Selected reaction monitoring-based proteomics: workflows, potential, pitfalls and future directions // Nat. Methods. 2012. Jun. T. 9, № 6. C. 555-566.

159. Dynamic evolution of translation initiation mechanisms in prokaryotes / S. Nakagawa, Y. Niimura, K. Miura [и др.] // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010. Apr. T. 107, № 14. C. 6382-6387.

160. Exploration and grading of possible genes from 183 bacterial strains by a common protocol to identification of new genes: Gene Trek in Prokaryote Space (GTPS) / T. Kosuge, T. Abe, T. Okido [и др.] // DNA Res. 2006. Dec. T. 13, № 6. C. 245-254.

161. Emerson J. D., Strenio J. Boxplots and batch comparison / под ред. D. С. Hoaglin, F. Mosteller, Tukey J. W. Wiley, 1983.

162. Griaznova O., Traut R. R. Deletion of C-terminal residues of Escherichia coli ribosomal protein L10 causes the loss of binding of one L7/L12 dimer: ribosomes with one L7/L12 dimer are active // Biochemistry. 2000. Apr. T. 39, № 14. C. 4075-4081.

163. Bacterial ribosome requires multiple L12 dimers for efficient initiation and elongation of protein synthesis involving IF2 and EF-G / C. S. Mandava, K. Peisker, J. Ederth [и др.] // Nucleic Acids Res. 2012. Mar. T. 40, № 5. C. 2054-2064.

164. Conservation of bacterial protein synthesis machinery: initiation and elongation in Mycobacterium smegmatis / С. M. Bruell, C. Eichholz, A. Kubarenko [и др.] // Biochemistry. 2008. Aug. T. 47, № 34. C. 8828-8839.

165. Пиневич В. В., Верзилин Н. Н., Михайлов А. А. Изучение Spirulina platensis — нового объекта высокоинтенсивного культивирования // Физиология растений. 1970. Т. 17, № 5. С. 1037-1047.

166. Rodnina М. V., Wintermeyer W. GTP consumption of elongation factor Tu during translation of heteropolymeric mRNAs // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1995. Mar. T. 92,№ 6. C. 1945-1949.