Получение генов амбер-супрессорных тРНК бактериофага Т5 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.03, кандидат биологических наук Трахтман, Наталия Викторовна

• Трахтман, Наталия Викторовна
• кандидат биологических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Трахтман, Наталия Викторовна

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Общее строение молекул тРНК.

1.2. Взаимодействие тРНК с аминоацил-тРНК-синтетазами.

1.2.1. Нуклеотиды антикодона как элементы специфичности.

1.2.2. Роль мдискриминаторного" основания во взаимодействии тРНК с соответствующей АРСазой.

1.2.3. Другие элементы узнавания в молекуле тРНК.

1.3. Супрессорные гены и супрессорные тРНК Е. coli.

1.4. Известные фагоспецифичные тРНК и их супрессоры.

1.5. Факторы, влияющие на эффективность супрессии.

1.5.1. Влияние последовательности мРНК, прилегающей к нонсенс-кодону.

1.5.2. Влияние структуры антикодоновой шпильки.

1.5.3. Влияние модифицированных оснований в структуре тРНК.

1.6. Использование супрессорных тРНК для определения элементов узнавания тРНК соответствующими АРСазами.

1.7. биологическая роль фагоспецифичных тРНК.

Глава II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Материалы.

2.1.1. Бактериальные штаммы и плазмидные ДНК.

2.1.2. Среды для выращивания Е. coli.

2.1.3. Буферы.

2.1.4. Реактивы.

2.1.5. Препараты ферментов.------------.

2.2. Методы исследования.

2.2.1. Трансформация клеток Е. coli плазмидной ДНК.

2.2.2. Выделение плазмидной ДНК.

2.2.3. Гидролиз ДНК эндонуклеазами рестрикции.

2.2.4. Электрофорез ДНК в агарозном геле.

2.2.5. Введение нуклеотидных замен в гены тРНК с помощью двустадийной полимеразной цепной реакции (ПЦР).

2.2.6. Очистка фрагментов ПЦР с помощью электрофореза в ПААГ.

2.2.7. Мечение 5'-конца олигонуклеотида с помощью полину клеотидкиназы фага Т4.

2.2.8. Метод отбора измененных генов тРНК.

2.2.9. Определение нуклеотидной последовательности ДНК.

2.2.10. Определение супрессорной активности.

2.2.11. Определение изоформ щелочной фосфатазы.

2.2.12. Выделение и очистка щелочной фосфатазы из клеток Е. coli.

2.2.13. Определение концентрации белка по Брэдфорду.

2.2.14. Электрофорез белков в полиакриламидном геле.

2.2.15. Определение промоторной активности.

ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Определение нуклеотидной последовательности области локализации генов тРНК бактериофага Т5.

3.1.1 Анализ частоты использования кодонов в геноме бактериофага Т5.64 3.1.2. Сравнительный анализ нуклеотидных последовательностей области генов тРНК бактериофагов Т5 и BF23 и фага 5.

3.2. Конструирование генов амбер-супрессорных тРНК бактериофага Т5.

3.3. Определение уровня супрессорной активности.

3.3.1. Активность амбер-супрессоров в штамме Е. coli ХАС-1.

3.3.2. Определение влияния 5' - прилегающего к амбер-кодону триплета на супрессорную активность.

3.3.3. Отбор дополнительных мутаций, повышающих активность супрессорных тРНК.

3.4. Определение аминокислотной специфичности амбер-супресорных тРНК 90 ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Получение генов амбер-супрессорных тРНК бактериофага Т5»

Установление взаимосвязи между структурой и функцией биомакромолекул представляет собой одну из ключевых задач молекулярной биологии, в рамках которой особо важное место занимает проблема специфического белок-нуклеинового взаимодействия. Значимость структурно-функциональных исследований на модели тРНК обусловлена тем, что: 1) в процессе функционирования молекула тРНК специфически взаимодействует не менее чем с 20-ю различными белками; 2) в её струюуре удивительным образом сочетаются консервативность элементов, определяющих функциональное единство всех тРНК в биосинтезе белка, и уникальность каждой нуклеотидной последовательности, что обеспечивает строгую специфичность биохимических реакций, протекающих с их участием. Несмотря на значительный прогресс, достигнутый к настоящему времени в изучении первичной структуры тРНК и установлении их функционального разнообразия, молекулярные механизмы взаимодействия тРНК с компонентами

I* белоксинтезирующего аппарата клетки и многочисленными ферментами процессинга остаются ещё во многом невыясненными.

Особый интерес представляет изучение элементов структуры тРНК, которые определяют строгую селективность процесса аминоацилирования соответствующими аминоацил-тРНК-синтетазами (АРСаза), с использованием в качестве модельных систем молекул тРНК и АРСаз Е. coli. Исходным этапом f такого рода исследований является поиск консервативных элементов в изоакцепторных тРНК, которые, по всей видимости, и определяют специфичность этих взаимодействий. В случае Е. coli структурная база подобного рода исследований может быть значительно расширена за счет привлечения информации о структурных особенностях тРНК, кодируемых бактериофагами, но использующих тот же трансляционный аппарат. В этом отношении интересной " моделью является бактериофаг Т5, в геноме которого кодируются тРНК, специфичные ко всем 20-ти аминокислотам, участвующим в белковом синтезе, а также ряд изоакцепторов. Привлекательность данной модели обусловлена уникальными структурными особенностями этих тРНК. Анализ нуклеотидной последовательности генов нескольких из этих тРНК показал, что они имеют существенные отклонения от обобщенной модели "клеверного листа", которые заключаются не только в наличии неспаренности в шпильках, но также и в замене консервативных и полуконсервативных оснований, участвующих в образовании третичной L-образной структуры молекулы (Шляпников и др. 1994). Кроме того, тРНК бактериофага Т5 обнаруживают низкий уровень струюурного сходства с соответствующими изоакцепторными тРНК Е. coli (Hirsh D. 1971). Поскольку фагоспецифичные тРНК и тРНК Е. coli функционируют в единой системе трансляции (в частности, аминоацилируются одними и теми же АРСазами), их с полным основанием можно считать природными изоакцепторами. Таким образом данные о структуре и функции Т5 специфичных тРНК могли бы оказаться полезными при изучении различных сторон функционирования макромолекул этого класса.

Исследования, связанные с функционированием тРНК обычно проводят с использованием двух взаимодополняющих подходов. Первый из них основан на получении немодифицированных транскриптов генов тРНК и определении кинетических параметров реакции аминоацилирования соответствующими АРСазами in vitro. Второй подход сводится к конструированию нонсенс-супрессорных тРНК и определению их супрессороной активности и специфичности in vivo. В этих исследованиях обычно используют амбер-супрессорные тРНК, поскольку амбер-кодон редко встречается с клетках Е. coli и других бактерий в качестве стоп-кодонов при терминации трансляции. Благодаря этому условию, введение супрессорных тРНК в клетки не оказывает существенного влияния на их жизнеспособность.

Использование обычных генетических подходов позволяло получить только ограниченный набор супрессоров. Развитие современных методов молекулярной генетики и генной инженерии, в частности олигонуклеотиднаправленный мутагенез, делает возможным получение супрессорных генов практически любых тРНК.

Цель и задачи исследованиия

Настоящая работа являлась частью проводимого в течение многих лет в ИБФМ им. Г.К. Скрябина РАН комплексного исследования транспортных РНК, кодируемых бактериофагом Т5. Её основная цель заключалась в изучении структурно-функциональных свойств тРНК бактериофага Т5. В соответствии с целью работы были определены следующие задачи:

• Завершить определение нуклеотидной последовательности области генов тРНК бактериофага Т5 и провести её анализ.

• Охарактеризовать регуляторные элементы транскрипции, обнаруженные в указанной области генома фага Т5.

• Апробировать метод ПЦР-опосредованного мутагенеза для направленного введения нуклеотидных замен в гены тРНК и получить с его помощью полный набор клонированных генов амбер-супрессорных тРНК бактериофага Т5.

• Определить эффективность супрессии и аминокислотную специфичность полученных амбер-супрессоров.

Научная новизна работы

Полученные в данной работе результаты имеют неоспоримую теоретическую ценность. В ходе работы завершено определение нуклеотидной последовательности участка генома фага Т5, в котором локализованы гены тРНК (14530 п.н.). Показано, что эта область имеет мозаичную структуру, в которой гены 25 тРНК распределены между генами, кодирующими 9 РНК с неизвестными функциями и 26 ОРС. В ходе анализа секвенированного участка ДНК, обнаружены нуклеотидные последовательности, характерные для промоторов и терминаторов транскрипции прокариот. Эти элементы были клонированы в специализированных векторах и определена их эффективность в клетках Е. coli. Показано, что промоторы фага Т5 обладают очень высоким уровнем эффективности.

Создана и охарактеризована коллекция генов амбер-супрессорных тРНК бактериофага Т5, значительно расширяющая возможности изучения фагоспецифичных тРНК в системе in vivo. Определена специфичность аминоацилирования и оценен вклад антикодона в узнавание тРНК соответствующими аминоацил-тРНК-синтетазами. Безусловно, полученные в ходе данных исследований результаты, значительно обогащают базу данных о структурных основах взаимодействия тРНК с трансляционным аппаратом Е. coli. Научно-практическое значение работы

Несмотря на то, что настоящая работа относится к числу фундаментальных исследований, данные, полученные в ходе этой работы, могут найти практическое применение. Прежде всего, полученная коллекция фагоспецифичных амбер-супрессоров может быть использована в экспериментах по белковой инженерии для быстрой проверки влияния тех или иных аминокислотных замен на активность белков. Кроме того, рекомбинантные плазмиды, содержащие гены фаговых тРНК, узнающих редкие для Е. coli кодоны, могут использоваться для оптимизации экспрессии генов, ОРС которых обогащены этими кодонами.

Заключение диссертации по теме «Молекулярная биология», Трахтман, Наталия Викторовна

выводы

1. Завершено определение нуклеотидной последовательности области генов тРНК фага Т5, общая длина которой составила 14530 п.н. Анализ этой последовательнеости позволил локализовать 25 генов тРНК, 9 генов стабильных РНК с неизвестной функцией, 26 ОРС, 10 промоторов и два р-независимых терминатора транскрипции. Обнаружено, что исследуемая область имеет мозаичную организацию, где гены тРНК распределены между генами других стабильных РНК и ОРС.

2. Фрагменты ДНК, содержащие последовательности промоторов и терминаторов, были клонированы в специализированных плазмидных векторах и их активность была продемонстрирована и охарактеризована в экспериментах in vivo.

3. С помощью ПЦР-опосредованного сайт-направленного мутагенеза был сконструирован полный набор генов амбер-супрессорных тРНК фага Т5. Эти гены были клонированы в плазмидном векторе pGFIBl и их активность изучена в специализированных штаммах Е. coli в зависимости от окружения амбер-кодона в репортерном гене. Показано, что амбер-супрессоры, сконструированные на основе тРНК, специфичных к аланину , глутамину, глицину, гистидину, лизину, серину (тРНК^! и тРНК^з) и тирозину, обладают высокой активностью in vivo. Выявлены дополнительные замены (вне последовательности антикодона) в амбер-супрессорных tPHKAspcua, tPHK^cua» тРНКСу8сил, tPHKg1uoja и TPHKpheCUA, приводящие к существенному повышению супрессорной активности. Проведен анализ данных по эффективности супрессии в зависимости от структурных особенностей тРНК.

4. Определена специфичность наиболее сильных фагоспецифичных амбер-супрессоров. Показано, что амбер-супрессорные тРНКА|асиА, TPHKGlyCUA, тРНКн%д, TPHKLyscuA, тРНК8ет1 сил? тРНК8" cua и tPHKT)tcua сохраняют аминокислотную специфичность исходных тРНК.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Подводя итог всему выше изложенному, следует отметить, что данная работа выявила уникальные структурные и функциональные особенности тРНК фага Т5. В ходе экспериментов по изучению дополнительных замен в амбер-супрессорных тРНК, повышающих их активность, продемонстрировано, что изменение в структуре их антикодоновой шпильки играющей важную роль в процессе специфического взаимодействия с трансляционным аппаратом может компенсироваться изменением других участков, в результате которых возникает функционально - активная молекула. Данная работа создала предпосылки для дальнейшего изучения фагоспецифичных тРНК с использованием других современных приемов, как, например, кристаллографический анализ комплексов этих тРНК с соответствующими АРСазами и другими белками трансляционного аппарата Е. coli.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Трахтман, Наталия Викторовна, 2004 год

1. Agris, P.F. (1996) The importance of being modified: roles of modified nucleosides and Mg in RNA structure and function. Prog Nucleic Acid Res. 53, 79-129.

2. Anderson, J.S., Matsuhashi, M., Haskin, M.A. and Strominger, J.L. (1967) Biosythesis of the peptidoglycan of bacterial cell walls. II. Phospholipid carriers in the reaction sequence. J. Biol Chem. 242,3180-3190.

3. Arnez, J.G., and Steitz, T.A. (1994) Crystal structure of unmodified tRNA(Gln) complexed with glutaminyl-tRNA synthetase and ATP suggests a possible role for pseudo-uridines in stabilization of RNA structure. Biochemistry 33,7560-7567.

4. Asahara, H., Himeno, H., Tamura, K., Hasegawa, Т., Watanabe, K., and Shimizu, M. (1993) Recognition nucleotides of Escherichia coli tRNA(Leu) and its elements facilitating discrimination from tRNASer and tRNA(Tyr). J Mol Biol. 231,219-229

5. Asahara, H., Himeno, H., Tamura, K., Nameki, N., Hasegawa, Т., and Shimizu, M. (1994) Escherichia coli seryl-tRNA synthetase recognizes tRNA(Ser) by its characteristic tertiary structure. J Mol Biol. 236,738-48

6. Ashraf, S.S., Sochacka, E., Cain, R., Guenther, R., Malkiewicz, A., and Agris, P.F. (1999) Single atom modification (0->S) of tRNA confers ribosome binding. RNA 5,188-94.

7. Bachmann, BJ. (1987) Derivations and gehotypes of some mutant derivatives of E. coli K12. In: Escherichia coli and Salmonella typhimurium: Cellular and molecular biology, Washington. 1190-1219

8. Bare, L.A., and Uhlenbeck, O.C. (1985) Aminoacylation of anticodon loop substituted yeast tyrosine transfer RNA. Biochemistry 24,2354-2360.

9. Bjork, G.R. (1995) In tRNA: Structure, biosynthesis and function. Soil D.; RajBhandaiy, U., Eds; ASM Press: Washington D.C., 165-205.

10. Bjornsson, A., Mottagui-Tabar, S., and Isaksson L.A. (1996) Structure of the C-terminal end of the nascent peptide influences translation termination. EMBO J. 15,1696-1704.

11. Brevet, A., Chen, J., Commans, S., Lazennec, C., Blanquet, S., and Plateau P. (2003) Anticodon recognition in evolution. Switching tRNA specificity of an aminoacyl-tRNA synthetase by site-directed peptide transplantation. J. Biol Chem. 278,30927-30935.

12. Brown, C.M., Stockwell, P.A., Trotman, C.N., and Tate, W.P. (1990) The signal for the termination of protein synthesis in procaryotes. Nucleic Acids Res. 18, 2079-2086.

13. Brunei, F., Thi, V.H., Pilaete, M.F., and Davison, J. (1983) Transcription regulatory elements in the late region of bacteriophage T5 DNA. Nucleic Acids Res. 11,7649-7658.

14. Brunei, F., and Pilaete, M.F. (1985) Localisation and characterization of a new rho-dependent transcription terminator from bacteriophage T5. Nucleic Acids Res. 13,7687-7701.

15. Buckingham, R.H., Grentzmann, G., and Kisselev, L. (1997) Polypeptide chain release factors. Mol.Microbiol. 24,449-56.

16. Buckingham, R.H. (1990) Codon context. Experientia 46, 1126-1133.

17. Cabello-Villegas, J., Tworowska, I., and Nikonovich, E.P. (2004) Metal ion stabilization of the U-turn of the A37 N^dimethylallyl modified anticodon stem-loop of Escherichia coli tRNAPhe. Biochemistry 43, 55-66.

18. Chamberlin, M., and Ryan, T. (1982) In: The Enzymes. (Boyer P.D., eds.), Academic Press., New York 15, 85.

19. Chang, K.-Y., Varani, G., Bhattacharya, S., Choi, H., and McClain, W.H. (1999). Correlation of deformability at tRNA recognition site and aminoacylation specificity. Proc Natl Acad Sci USA 96,11764-11769.

20. Cermakian, N., McClain, W.H., and Cedergren, R. (1998) tRNA nucleotide 47: an evolutionary enigma. RNA 4,928-936.

21. Chen, M.-J., Locker, J., and Weiss, S.B. (1976) The physical mapping of bacteriophage T5 transfer RNAs. J. Biol. Chem. 251, 536-547.

22. Chu, W.-C., and Horowitz, J. (1991) Recognition of Escherichia coli valine transfer RNA by its cognate synthetase: a fluorine-19 NMR study. Biochemistry 30,1655-1663.

23. Chu, W.-C., and Horowitz, J. (1989) 19F NMR of 5-fluorouracil-substituted transfer RNA transcribed in vitro: resonance assignment of fluorouracil-guanine base pairs. Nucl. Acids Res. 17,7241-7252.

24. Daniel, V., Sarid, S., and Littauer, U.V. (1970) Bacteriophage induced transfer RNA in is. coli. Science 167, 1682-1688.

25. Davis, D.R., Veltri, C.A., and Nielsen, L. (1998) An RNA model system for investigation of pseudouridine stabilization of the codon-anticodon interaction in tRNALys, tRNAHis and tRNATyr. J Biomol Struct Dyn. 15,1121-32.

26. Davis, L.G., Diner, M.D., and Battey, J.F. (1986) Basic methods in molecular biology .-Elsevier Science Publishers, New York, 388.

27. Desai, S.M., and Weiss, S.B. (1977) Study of the transfer RNAs coded by T2, T4, and T6 bacteriophages. J. Biol. Chem. 252,4935-4941.

28. Diaz, I., and Ehrenerg, M. (1991) ms2i6A deficiency enhances proofreading in translation. J.Mol.Biol. 222,1161-1171.

29. Dirheimer, G., Keith, G., Dumas, P., and Westhof, E. (1995) In: tRNA: Structure, biosynthesis and function. (Soil, D. and RajBhandary, U.L., eds.) Washington. DC: American Society of Microbiology, 93-126.

30. Eggertsson, G., and Soil, D. (1988) Transfer ribonucleic acid-mediated supression of termination codons in Escherichia coli. Microiol. Rev. 52,354-374.

31. Eiler, S., Dock-Bregeon, A., Moulinier, L., Thierry, J.C., and Moras, D. (1999) Synthesis of aspartyl-tRNA(Asp) in Escherichia coli-а snapshot of the second step. EMBOJ. 18,6532-6541.

32. Giege, R., Florentz, C., Kern, D., Gangloff, J., Eriani, G., and Moras, D. (1996) Aspartate identity of transfer RNAs. Biochimie. 78,605-623.

33. Gorini, L. (1970) Informational suppression. Annu. Rev. Genet. 4, 107-134;

34. Grosjean, H., Soil, D., and Crothers, D.M. (1976) Studies on the complex between transfer RNAs with complementary anticodons. I. Origins of enchanced affinity between complementary triplets. J. Mol. Biol. 103,499-519.

35. Grundy, F.J., Winkler, W.C., and Henkin, T.M. (2002) tRNA-mediated transcription antitermination in vitro: codon-anticodon pairing independent of the ribosome. Proc Natl Acad Sci USA 99, 11121-11126.

36. Grundy, F.J., Hodil, S.E., Rollins, S.M., and Henkin, T.M (1997) Specificity of tRNA-mRNA interaction of Bacillus subtilis tyrS antitermination. J.Bacteriol. 179, 2587-2594.

37. Guillon, J.M., Meinnel, Т., Mechulam, Y., Lazennec, C., Blanquet, S., and Fayat, G. (1992) Nucleotides of tRNA governing the specificity of Escherichia coli methionyl-tRNA(fMet) formyltransferase. J Mol Biol. 224,359-367.

38. Guthrie, C., and McClain, W.H. (1973) Conditionally lethal mutants of bacteriophage T4 defective in production of a transfer RNA. J Mol Biol. 81, 137155.

39. Hall, K.B., Sampson, J.R., Uhlenbeck, O.C., and Redfield, A.G. (1989) Structure of an unmodified tRNA molecule. Biochemistry 28, 5794-5801.

40. Hasegawa, Т., Himeno, H., Ishikura, H., and Shimizu, M. (1989) Discriminator base of tRNAAsp is involved in amino acid acceptor activity. Biochem. Biophys. Res. Commun. 163, 1534-1538.

41. Henkin, T.M. (1994) tRNA-directed transcription antitermination. Mol. Microbiol. 13,381-387.

42. Himeno, H., Hasegawa, Т., Asahara, H., Tamura, K., and Shimizu, M. (1991) Identity determinants of E. coli tryptophan tRNA. Nucleic Acids Res. 19, 63796382.

43. Himeno, H., Hasegawa, Т., Ueda, Т., Watanabe, К., and Shimizu, M. (1990) Conversion of aminoacylation specificity from tRNATyr to tRNASer in vitro. Nucleic Acids Res. 18,6815-6819.

44. Himeno, H., Hasegawa, Т., Ueda, Т., Watanabe, K., Miura, К and Shimizu, M. (1989) Role of the extra G-C pair at the end of the acceptor stem of tRNA1®8 in aminoacylation. Nucleic Acids Res. 17,7855-7863.

45. Hirsh, D. (1971 a) Tiyptophan of the UGA suppressor. J. Mol. Biol. 58,439-458.

46. Hirsh, D., and Gold, L. (1971b) Translation of the UGA triplet in vitro by tryptophan transfer RNA. J. Mol Biol. 58,459-468.

47. Hollei, R.W., Apgar, J., Everett, G.A., Madison, J.T., Marquisee, M., Merrill, S.H., Penswick, J.R. and Zamir, A. (1965) Structure of ribonucleic acid. Science 147, 1462-1465.

48. Hou, Y.M., and Schimmel, P. (1988) A simple structural feature is a major determinant of the identity of a transfer RNA. Nature 333,140-145.

49. Hou, Y.M. (1997) Discriminating among the discriminator bases of tRNAs. Chem Biol 4,93-96.

50. Hunt, C., Desai, S.M., Vaughan, J., and Weiss, S.B. (1980) Bacteriophage T5 transfer RNA. Isolation and characterization of tRNA species and refinement of the tRNA gene map. J. Biol Chem. 255,3164-3173.

51. Ikemura, Т., and Ozeki, H. (1975) Two-dimesional polyaciylamide-gel electrophoresis for purification of small RNAs specified by virulent coliphages T4, T5, T7 and BF23. Eur. J. Biochem. 51,117-127.

52. Jahn, M., Rogers, M.J., and Soil, D. (1991) Anticodon and acceptor stem nucleotides in tRNAGln are major recognition elements for E. coli glutaminyl-tRNA synthetase. Nature 352,258-260.

53. Joseph, S., and Noller, H.F. (1998) EF-G- catalyzed translocation of anticodon stem-loop analogs of transfer RNA in the ribosome. EMBOJ. 17, 3478-3483.

54. Keith, G., Pixa, J., Fix, C. and Dirheimer, G. (1983) Primary structure of three tRNAs from brewer's yeast tRNAPro/2, tRNAHis/l and tRNAHis/2. Biochimie 65, 661-672.

55. Kim, S.H., Suddath, F.L., Quigley, G.J., McPherson, A., Sussman, J.L., Wang, A.H., Seeman, N.C., and Rich, A. (1974) Three-dimensional tertiary structure of yeast phenylalanine transfer RNA. Science 185,435-440.

56. Kleina, L.G., Masson, J.-M., Normanly, J., Abelson, J., and Miller, J.H. (1990) Construction of Escherichia coli amber suppressor tRNA genes. Synthesis of additional tRNA genes and improvement of suppressor efficiency. J.Mol. Biol. 213,705-717.

57. Komatsoulis, G., and Abelson, J. (1993) Recognition of transfer RNACys by Escherichia coli cysteinyl-transfer RNA synthetase. Biochemistry 32,7435-7444.

58. Ksenzenko, V.N., Shlyapnikov, M.G., Azbarov, V.G., Garcia, O., Kiyukov, V.M., and Bayev, A.A. (1987a) Sequence organization in the bacteriophage T5 tRNA region. Mol. Gen. (Life Sci. Adv.) 6,193-198

59. Ksenzenko, V.N., Shlyapnikov, M.G., Azbarov, V.G., Garcia, O., Kryukov, V.M., and Bayev, A.A. (1987b) Nucleotide sequence of the bacteriophage T5 DNA fragment containing a distal part of tRNA gene region. Nucleic Acids Res. 15, 5480-5481.

60. Ksenzenko, V.N., Wilkens, K., Rueger, W., and Shlyapnikov, M.G. (1992) Nucleotide sequence of the phage T5 DNA segment containing six tRNA genes. Nucleic Acids Res. 20,6104.

61. Kunisawa, T. (2002) Fuctional role of bacteriophage transfer RNAs: codon usage analysis of genomic sequences stored in the genbank/EMBL/DDBJ databases. Data Science Journal 1,216-228.

62. Ladner, J.E, Jack, A., Robertus, J.D., Brown, R.S., Rhodes, D., Clark, B.F., and Klug, A. (1975) Structure of yeast phenylalanin transfer RNA at 2.5A0 resolution. Proc. Natl. Acad.Sci. USA 72,4414-4418.

63. Li, S., Pelka, H., and Schulman, L.H. (1993) The anticodon and discriminator base are important for aminoacylation of Escherichia coli tRNA^. J. Biol. Chem. 268, 18335-18339.

64. Lim, V.I. (1994) Analysis of action of wobble nucleoside modifications on codon-anticodon pairing within the ribosome. J Mol Biol. 240, 8-19.

65. Louise, L., Major-Poole, E.S., Dalphin, M.E, Mannering, S.A., and Tate, W.P. (1996) Is the in-frame termination signal of the Escherichia coli release factor-2 frameshift site weakened by a particularly poor context? Nucl. Acids Res. 24, 2673-2678.

66. Masson, J.-M., and Miller, J.H. (1986) Expression of sinthetic suppressor tRNA genes under the control of a synthetic promoter. Gene 47, 179-183.

67. McClain, W.H., and Foss K.(1984) Hybrid transfer RNA genes in phage T4. Cell 38,225-231.

68. McClain, W.H. (1995) tRNA: Structure, biosynthesis and function./Soll D., RajBhrandaiy U.L., Eds. Washington, D.C.:ASM Press. 335-347.

69. McClain, W.H., and Foss, K. (1988c) Changing the identity of a tRNA by introducing a G-U wobble pair near the 3' acceptor end. Science 240,793-796.

70. McClain, W.H. (1993) Identity of Escherichia coli tRNACys determined by nucleotides in three regions of tRNA tertiary structure. J Biol. Chem. 268, 1939819402.

71. McClain, W.H., and Foss, K. (1988a) Nucleotides that contribute to the identity of Escherichia coli tRNA"*. J. Mol. Biol. 202,697-709.

72. McClain, W.H., and Foss, K. (1988b) Changing the acceptor identity of a transfer RNA by altering nucleotides in a "variable pocket". Science 241, 1804-1807.

73. McClain, W.H., Foss, K., Jenkins, R.A., and Scheider, J. (1990) Nucleotides that determine Escherichia coli tRNA^ and tRNALys identities revealed by analyses of mutant opal and amber suppressor tRNAs. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87, 92609264.

74. McClain, W.H., Foss, K., Jenkins, R.A., and Scheider, J. (1991) Rapid determination of nucleotides that define tRNAGly acceptor identity. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 88, 6147-6151.

75. McClain, W.H., Guthrie, C., and Barrel, B.G. (1972) Eight transfer RNAs induced bei infection of Escherichia coli with bacteriophage T4. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 69,3703-3707.

76. McCourguordale, D.J. (1975) The T-odd bacteriophages. CRC Critical Reviews in Microbiology 4, 101 -159.

77. Meinnel, Т., Mechulam, Y., Lazennec, C., Blanquet, S., and Fayat, G. (1993) Critical role of the acceptor stem of tRNAs (Met) in their aminoacylation by Escherichia coli methionyl-tRNA synthetase. J Mo I Biol. 229,26-36.

78. Messing, J., Gronneborn, В., Miiller-Hill, В., Hofschneider, P. H. (1977) Filamentous coliphage M13 as a cloning vehicle in the M13 replicative form in vitro. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74,3642-364.

79. Miller, J.H. and Albertini, A.M. (1983) Effect of surrounding sequence on the suppression of nonsense codons. J. Mol. Biol. 164, 59-71.

80. Moen, T.L., Seidman, J.G., and McClain, W.H. (1978) A catalogue of transfer RNA-like molecules synthesized following infection of E. coli by T-even bacteriophages. J. Biol. Chem. 253, 7910-7917.

81. Muramatsu, Т., Nishikawa, K., Nemoto, F., Kuchino, Y., Nishimura, S., Miyazawa, Т., and Yokoyama, S. (1988) Codon and amino-acid specificities of a transfer RNA are both converted by a single post-transcriptional modification. Nature 336,179-181.

82. Nagan, M.C., Beuning, P., Musier-Forsyth, K., and Cramer, C.J. (2000) Importance of discriminator base stacking interaction: molecular dynamics analysis of A73 microhelixAk variants. Nucleic Acid Res. 28,2527-2534.

83. Nameki, N., Asahara, H., and Hasegawa, T. (1996) Identity elements of Thermus thermophilic tRNAThr. FEBS Letters 396,201-207.

84. Nameki, N., Tamura, K., Asahara, H., Hasegawa, T. (1997) Recognition of tRNAGly by three widely diverged glycyl-tRNA synthetase. J. Mol Biol. 268, 640647.

85. Normanly, J., Ollick, Т., and Abelson, J. (1992) Eight base changes are sufficient to convert a leucine-inserting tRNA into a serine-inserting tRNA. Proc Natl Acad Sci USA 89, 5680-5684.

86. Normanly, J., and Abelson, J. tRNA identity. (1989) Annu. Rev. Biochem. 58, 719726.

87. Normanly, J., Kleina, L.G., Masson, J.-M., Abelson, J., and Miller, J.H. (1990) Construction of Escherichia coli amber suppressor tRNA genes. Determination of tRNA specificity. J Mol Biol. 213, 719-726.

88. Normanly, J., Ogden, R.C., Horvath, S.J., and Abelson, J. (1986) Changing the identity of a transfer RNA. Nature 321,213-219.

89. Nureki, O., Niimi, Т., Muramatsu, Т., Kanno, H., Kohno, Т., Florentz, C., Giege, R., and Yokoyama, S. (1994) Molecular recognition of the identity-determinant set of isoleucine transfer RNA from Escherichia coli. J. Mol. Biol. 236, 710-724.

90. Osawa, S. (1995) Evolution of the genetic code. London: Oxford University Press/.

91. Рак, M., Pallanck, L., and Schulman, L.H. (1992) Conversion of methoionine initiator tRNA into a tryptophan-inserting elongator tRNA in vivo. Biochemistry 31,3303-3309.

92. Pallanck, L., and Schulman, L.H. (1991) Anticodon-dependent aminoacylation of a noncognate tRNA with isoleucine, valine, and phenylalanine in vivo. Proc Natl Acad Sci USA 88,3872-3876.

93. Pallanck, L., Li, S., and Schulman, L.H. (1992) The anticodon and discriminator base are major determinants of cysteine tRNA identity in vivo. J. Biol. Chem. 267, 7221-7223.

94. Pallanck, L., Рак, M., and Schulman, L.H. (1995) tRNA discrimination in aminoacylation. In: tRNA: Structure, biosynthesis and function. (Soil, D., and RajBhandary, U.L., eds.) Washington. DC: American Society of Microbiology, 371-394.

95. Park, S.J., and Schimmel, P. (1988) Evidence for interaction of an aminoacyl transfer RNA synthetase with a region important for the identity of its cognate transfer RNA. J. Biol. Chem. 263, 16527-16530.

96. Pelka, H., and Schulman, L.H. (1986) Study of the interaction of Escherichia coli methionyl-tRNA synthetase with tRNA**1®1 using chemical and enzymatic probes. Biochemistry 25,4450-4456.

97. Persson, B.C., Gustafsson, D.E., Berg, D.E., and Bjork, G.R. (1992) The gene for a tRNA modifying enzyme, m5U54-methyltransferase, is essential for viability in Escherichia coli. Proc. Natl. Acad.Sci. USA 89, 3995-3998.

98. Persson, B.C., Jager, G., and Gustafsson, D.E. (1997) The spoU gene of Escherischia coli, the fourth gene of the spoT operon, is essential for tRNA (Gml8) 2'-0-methyltransferase activity. Nucleic Acids Res. 25,4093-4097.

99. Petrullo, L.A., Gallengnher, P.J., and Elseviers, D. (1983) The role of 2-metilo-N6-isopepentyladenosine in readthrough and suppression of nonsense codons in Escherichia coli. Mol. Gen. Genet. 190,289-294.

100. Phelps, S.S., Jerinic, O., and Joseph, S. (2002) Universally conserved interactions between ribosome and the anticodon stem-loop of A site tRNA important for translocation. Molecular Cell 10, 799-807.

101. Puglisi, E.V., Puglisi, J.D., Williamson, J.R., and RajBhandary U.L. (1994) NMR analysis of tRNA acceptor stem microhelices: discriminator base change affects tRNA conformation at the 3' end. Proc Natl Acad Sci USA 91, 11467-11471.

102. Rak, В., and von Reutern, M. (1984) Insertion element IS5 contains a third gene. EMBOJ. 3, 807-811.

103. Raftery, L.A., and Yarus, M. (1985) Site-specific mutagenesis of Escherichia coli glfY yields a weak, glutamic acid-inserting ochre-suppressor. J. Mol. Biol. 184, 343-345.

104. Raftery, L.A., and Yarus, M. (1987) Systematic alteration in the anticodon arm make tRNAGlu- Su*. a more efficient suppresso. EMBOJ. 6, 1499-1506.

105. Robertus, J.D., Ladner, J.E., Finch, J.T., Rhodes, D., Brown, R.S., Clark, B.F., and Klug, A. (1974) Structure of yeast phenilalanine tRNA at 3A° resolution. Nature 250,546-551.

106. Rosenberg, M., and Court, D. (1979) Regulatory sequences involved in the promotion and termination of RNA transcription. Annu Rev Genet. 13,319-353

107. Rould, M.A., Perona, J.J., Soil, D., and Steitz, T.A. (1989) Structure of E. coli glutaminyl-tRNA synthetase complexed with tRNAGhl and ATP at 2.8 E resolution. Science 246, 1135-1142.

108. Rozenski, J., Crain, P.F., and McCloskey, J.A (1999) The RNA Modification database: 1999 update. Nucleic Acids Res. 27,1996-1997.

109. Rudinger, J., Blechschmidt, В., Ribeiro, S., and Sprinzl, M. (1994) Minimalist aminoacylated RNAs as efficient substrates for elongation factor Tu. Biochemistry 33, 5682-5688.

110. Saks, M.E., and Sampson, J.R. (1996) Variant minihelix RNAs reveal sequence-specific recognition of the helical tRNA(Ser) acceptor stem by E. coli seryl-tRNA synthetase EMBOJ. 15,2843-2849.

111. Sampson, J.R., and Uhlenbeck, O.C. (1988) Biochemical and physical characterization of an unmodified yeast phenylalanine transfer RNA transcribed in vitro. Proc Natl Acad Sci USA 85, 1033-1037.

112. Sampson, J.R., DiRenzo, A.B., Behlen, L.S., and Uhlenbeck, O.C. (1989) Nucleotides in yeast tRNA111® required for the specific recognotoin by its cognate synthetase. Science 243, 1363-1366.

113. Sanger, F., Nicklen, S., and Coulson, A.R. (1977) DNA sequencing with chain-termination inhibitors. Proc Natl Acad Sci USA 74, 5463-5467.

114. Scherberg, N.H., and Weis, S.B. (1972) T4 transfer RNAs: codon recognition and translational properties. Proc Natl Acad Sci USA 69, 1114-1118.

115. Schmidt, F.S., and Apirion, D. (1983) T4 Transfer tRNAs: paradigmic system for the stady of RNA processing/ Bacteriophage Т4/ Eds. Matthews C. Kutter E.M., Mosig G., Berger P.B. Amer. Soc. Microbiol. 208-217.

116. Schulman, L.H., and Pelka, H. (1988) Anticodon switching changes the identity of methionine and valine transfer RNAs. Science 242, 765-768.

117. Schulman, L.H., and Pelka, H. (1989) The anticodon contains a major element of identity of arginine transfer RNAs. Science 246, 1595-1597.

118. Schulman, L.H., and Pelka, H. (1990) An anticodon change switches the identity of E. coli tRNAnjMet from methionine to threonine. Nucleic Acids Res. 18,285-289.

119. Senger, В., Despons, L., Walter, P., and Fasiolo, F. (1992) The anticodon triplet is not sufficient to confer methionine acceptance to a transfer RNA. Proc Natl Acad Sci USA 89,10768-10771.

120. Shi, J.-P., and Schimmel, P. (1991) Aminoacylation of alanine minihelices. J. Biol. Chem. 266,2705-2708.

121. Shi, J.-P., Francklyn, C., Hill, K., and Schimmel, P. (1990) A nucleotide that enhances the charging of RNA minihelix sequence variants with alanine. Biochemistry 29, 3621-3626.

122. Shimada, A., Nureki, O., Goto, M., Takahashi, S., and Yokoyama, S. (2001) Structural and mutational studies of a recognition of the arginine tRNA-specific major identity element, A20, by arginyl-tRNA-synthetase. Proc Natl Acad Sci USA 98,13537-13542.

123. Shimizu, M., Asahara, H., Tamura, K., Hasagawa, Т., and Himeno, H. (1992) The role of anticodon bases and discriminator nucleotide in the recognition of some E. coli tRNAs by their aminoacyl-tRNA synthtases. J. Mol. Evol. 35,436-443.

124. Shlyapnikov, M.G., Kaliman, A.V., Kazantsev, S.I., Kryukov, V.M., and Bayev, A.A. (1984) The nucleotide sequence of bacteriophage T5 glutamine transfer RNA. Biochim. Biophys. Acta 782, 313-319.

125. Shlyapnikov, M.G., Kazantsev, S.I., Kryukov, V.M., and Bayev, A.A. (1985) The nucleotide sequence of bacteriophage T5 leucine tRNA. FEBSLett. 192,299-302.

126. Shlyapnikov, M.G., Ksenzenko, V.N., Kiyukov, V.M., and Bayev, A.A. (1986) Nucleotide sequence of the bacteriophage T5 DNA fragment which contains the gene for tRNAAsp. Eur. J. Biochem. 156,285-289.

127. Sikine, S., Nureki, O., Sakamoto, K.,Niimi, Т., Tateno, M., Go, M., Kohno, Т., Brisson. A., Lapointe, J., and Yokoyama, S. (1996) Major identity determinants in the "augmented D helix" of tRNAG,u from Escherichia coli. J. Mol. Biol. 256, 685700.

128. Smith, J.D. (1979) Suppressor tRNAs in prokaryots. Nonsense mutation and tRNA suppressors. Eds. J.E.Celis. J.D.Smith. Acad. Press 109-125.

129. Sprinzl, М., Horn, С., Brown, M., Ioudovich, A., and Steinberg, S. (1998) Compilation of tRNA sequences and sequences of tRNA genes. Nucleic Acid Res. 26,148-153.

130. Sylvers, L.A., Rogers, K.C., Shimizu, M., Ohtsuka, E., and Soil, D. (1993) A 2-thiouridine derivative in tRNAGlu is a positive determinant for aminoacylation by Escherichia coli glutamyl-tRNA synthetase. Biochemistry 32, 3836-3841.

131. Tamura, F., Nishimura, S., and Ohki, M. (1984) The E. coli divE mutation, which differentially inhibits synthesis of certain proteins, is in tRNASerl. EMBO J. 3, 1103-1107.

132. Tamura, K., Himeno, H., Asahara. H., Hasegawa, Т., and Shimizu, M. (1991) Identity determinants of E. coli tRNA(Val). Biochem Biophys Res Commun. Ill, 619-623.

133. Tamura, K., Himeno, H., Asahara, H., Hasegawa, Т., and Shimizu, M.(1992) In vitro study of E. coli tRNA(Arg) and tRNA(Lys) identity elements. Nucleic Acids Res. 20, 2335-2339.

134. Theobald, A., Springer, M., Grunberg-Manago, M., Ebel, J.-P., and Giege, R. (1974) Tetriaiy structure of Escherichia coli tRNA3Thr in solution and interaction of this tRNA with the cognate threonyl-tRNA synthetase. Eur. J. Biochem. 175, 511-524.

135. Tinkle-Peterson, E., and Uhlenbeck, O.C. (1992) Determination of recognition nucleotides for Escherichia coli phenylalanyl-tRNA synthetase. Biochemistry 31, 10380-10389.

136. Urbonavicius, J., Durand, J.M. and Bjork, G.R. (2002) Three modification in the D and T arms of tRNA influence translation in Escherichia coli and expression of virulence genes in Shigella flexneri. J. of Bacteriology. 184, 5348-5357.

137. Vieira, J., and Messing, J. (1982) The pUC plasmids, an M13mp7-derived system for insertion mutagenesis and sequencing with synthetic universal primers. Gene 19,259-268.

138. Wang, S., and Kool, E.T. (1995) Origins of the large differences in stability of DNA and RNA helices: C5methyl and 2'-hydroxyl effects. Biochemistry 34, 41254132.

139. Whitfield, J. (1972) Suppression of nonsense, frameshift and missense mutation. The mechanism of protein synthesis and its regulation/ Ed. L.Bosch Elsevier. 243283.

140. Wilkens, K., and Ruger, W. (1994) Characterization of bacteriophage T4 early promoters in vivo with a new promoter probe vector. Plasmid 35, 108-20.

141. Wilson, J.H. (1973) Function of the bacteriophage T4 transfer RNAs. J. Mol. Biol. 74, 753-757.

142. Wilson, D.B., and Hogness D. (1966) in Methods in Enzymology. Grossman, L., ad Moldave, K., Eds; Acadenic press, New York. 8,229-240.

143. Yanisch-Perron, C., Vieira, J., and Messing, J. (1985) Improved M13 phage cloning vectors and host strains: nucleotide sequences of the M13mpl8 and pUC19 vectors. Gene 33, 103-119.

144. Yarns, M. (1982) Translational efficiency of transfer RNAs uses of an extended anticodon. Science 218,646-652.

145. Yokoyama, S., and Nishimura, S. (1995) In tRNA: Structure, biosynthesis and function. Soil D.; RajBhandary, U., Eds; ASM Press: Washington D.C., 207-223.

146. Yue, D., Kintanar, A., and Horowitz, J. (1994) Nucleoside modifications stabilize Mg2+ binding in Escherichia coli tRNAVal : fii imino proton NMR investigation. Biochemistry 33, 8905-8911.

147. Zhang, S., Ryden-Aulin, M., and Isaksson, L.A. (1996) Functional interaction between release factor one and P-site peptidyl-tRNA on the ribosome. Mol. Biol. 261, 98-107.

148. Акуленко, Н.В., Ивашина, Т.В., Шалойко, JI.A., Шляпников, М.Г., Ксензенко, В.Н. (2004) Новые сайт-специфические эндонуклеазы F-7/Л, F-7/7II и F-7/7IV, кодируемые бактериофагом Т5. Молекуляр. биология 38, 632-641.

149. Зайцев, Е.Н., Зайцева, Е.М., Бакланова, И.В., Горелов, В.И., Кузьмин, Н.П., Крюков, В.М., и Ланцов, В.А. (1986) Клонирование и характеристика гена гесА из Pseudomonas aeruginosa. Генетика 22, 2721-2727.

150. Казанцев, С.И., Чернов, А.П., Шляпников, М.Г., Крюков, В.М., и Баев, А.А. (1979) Харакгеризация и картирование стабильных РНК, кодируемых делетабельной областью ДНК бактериофага Т5. Доклады АН СССР 247, 744748.

151. Миллер, Д. Эксперименты в молекулярной генетике. (1976) М. Мир. 391-395.

152. Спирин, А.С. (1986) Молекулярная биология: Структура рибосомы и биосинтез белка. / М. Высш. Шк.

153. Шляпников, М.Г., Калиман, А.В., Крюков, В.М., и Баев, А.А. (1987) Первичная структура пролиновой тРНК бауктериофага Т5. Биоорг. химия 13, 559-561

154. Шляпников, М.Г., и Ксензенко, В.Н. (1994) Особенности структуры транспортных РНК, кодируемых бактериофагом Т5. Молекуляр. биология 28, 1321-1329.