Роль AB домена в функционировании парвальбумина тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.02, кандидат наук Вологжанникова Алиса Андреевна

• Вологжанникова Алиса Андреевна
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Вологжанникова Алиса Андреевна

Список сокращений

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы

Цель и задачи исследования

Научная новизна

Практическая значимость

Положения, выносимые на защиту

Вклад автора

Апробация диссертации

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Конформационные состояния белков

Свернутые и развернутые состояния

Расплавленная глобула и близкие к ней состояния

Белки с внутренней неупорядоченностью

Функции белков с внутренней неупорядоченностью

Посттрансляционные модификации

Общая характеристика посттрансляционных модификаций

Ы-концевое ацетилирование в прокариотах

Ы-концевое ацетилирование в эукариотах

Са2+-связывающие белки

Общая характеристика Са2+-связывающих белков

Белки семейства «EF-руки»

Парвальбумины

Локализация в различных организмах

Функциональная роль

Структурные свойства

Металлсвязывающие свойства и изменения, вызываемые связыванием ионов металлов

Редокс-потенциал и его поддержание в клетке

Окислительно-восстановительные реакции в клетке иредокс-пары

Редокс-потенциал

Сульфгидрильные группы белков и их роль в клетке

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Материалы

Выделение интактного и рекомбинантного а-ПА щуки

Выделение интактного и рекомбинантного а-ПА крысы

Выделение рекомбинантного в-ПА крысы и его мутанта

Выделение интактного и рекомбинантного в-ПА кижуча

Методы

Приготовление стандартного раствора калиевой соли ЭДТА/ЭГТА

Масс-спектрометрия

Тест Эллмана

Восстановление тиольных групп в-ПА

Очистка белка от катионов металлов

Дифференциальная сканирующая калориметрия

Круговой дихроизм

Ограниченный протеолиз

Метод химического сшивания глутаровым альдегидом

Динамическое светорассеяние

Флуоресцентные измерения

Оценка равновесных констант связывания Са2+М^+ белком

Определение сродства к Са2+ методом Са2+-буферов

Оценка сродства к Mg2+ методом равновесного диализа

Оценка кинетических констант ассоциации/диссоциации Са2+М^+ белком

Спектрофотометрическое рН титрование

Приготовление дисульфидного димерарекомбинантного в-ПА крысы

Определение редокс-зависимости дисульфидной димеризации в-ПА крысы

Расчет идентичности аминокислотных последовательностей

Предсказание внутренней неупорядоченности белка

Анализ аминокислотного состава белка

Статистическая обработка экспериментальных данных

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Влияние ^концевого ацетилирования на структурно-функциональные свойства

парвальбумина

Выделение и масс-спектрометрическая характеризация интактной и рекомбинантной

форм а-ПА

Особенности тепловой денатурации а-ПА

Сравнение вторичных структур интактной и рекомбинантной форм а-ПА

Ограниченный протеолиз а-ПА

Металлсвязывающие свойства а-ПА

Структурное объяснение эффектов, обусловленных Ш-ацетилированием а-ПА

Консервативный цистеин Р-ПА в качестве возможного редокс-сенсора

Получение и масс-спектрометрическая характеризация в-ПА

Оценка рКа для тиольной группы рекомбинантного в-ПА

Редокс-потенциал тиольной группы в-ПА

Влияние замены C18S на структурно-функциональные свойства в-ПА

Структурная стабильность апо-парвальбуминов и ее предсказание

Получение в-парвальбумина кижуча

Структурная стабильность в-ПА кижуча

Четвертичная структура в-ПА кижуча

Металлсвязывающие свойства в-ПА кижуча

Особенности физико-химических свойств интактногов-ПА кижуча

Предсказание относительной стабильности апо-ПА

Взаимосвязь между стабильностью апо-ПА и сродством белка к Са2+

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

БЛАГОДАРНОСТИ

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Список сокращений

- молярная эллиптичность; АИ0 - энтальпия денатурации белка; 2-МЕ - 2-меркаптоэтанол; Cp - удельная теплоемкость белка; Eh - окислительно-восстановительный потенциал;

ESI-MS - метод масс-спектрометрии с электрораспылительной ионизацией;

Gdn-HCl - гуанидин гидрохлорид;

GSH - восстановленная форма глутатиона;

GSSG - дисульфидный димер глутатиона;

HEPES - №2-гидроксиэтилпиперазин-Ы'-2-этансульфоновая кислота;

IDPs - белки с внутренней неупорядоченностью;

Imax - максимальная интенсивность флуоресценции;

MES - 2-(№морфолино) этансульфоновая кислота;

MOPS - 3-(№морфолино) пропансульфоновая кислота;

NAT - N-концевая ацетилтрансфераза;

NCS - нейрональные Са2+-сенсоры;

Rh - гидродинамический радиус.

rWT - рекомбинантный;

SDS - додецилсульфат натрия;

T - абсолютная температура, K;

ûmax - длина волны, соответствующая максимуму спектра флуоресценции;

бис-АНС - 4,4'-бис (1-анилиннафталин 8-сульфонат);

ГАМК - у-аминомасляную кислоту;

дПА - димер парвальбумина;

ДРС - динамическое светорассеяние;

ДСК - дифференциальная сканирующая калориметрия;

ДТНБ - 5,5'-дитиобис-(2-нитробензойная кислота);

ДТТ - дитиотреитол;

ИПТГ - изопропил-Р-В-1-тиогалактопиранозид; КД - круговой дихроизм;

НАД+ - окисленная форма никотинамидадениндинуклеотида;

НАДН - восстановленная форма никотинамидадениндинуклеотида;

НАДФ+ - окисленная форма никотинамидадениндинуклеотидфосфата;

НАДФН - восстановленная форма никотинамидадениндинуклеотидфосфата;

п.о. - пары оснований;

ПА - парвальбумин;

ПААГ - полиакриламидный гель;

Трис - трис-гидроксиметил-аминометан;

ТХУ - трихлоруксусная кислота;

ФМСФ - фенилметансульфонилфторид;

ЭГТА - этиленгликольтетрауксусная кислота;

ЭДТА - этилендиаминтетрауксусная кислота;

ЯМР - ядерный магнитный резонанс.

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Роль AB домена в функционировании парвальбумина»

Актуальность проблемы

Кальций принимает прямое или опосредованное участие практически во всех биологических процессах, включая контроль высвобождения нейромедиаторов, мышечное сокращение, фоторецепцию, клеточную подвижность, и пр. [1]. Действие кальция, как правило, опосредовано взаимодействием с кальцийсвязывающими белками, которые можно разделить на «кальциевые сенсоры» и «кальциевые буферы». Связывание кальция Са2+-сенсорным белком вызывает конформационную перестройку белка, изменяющую его сродство к той или иной мишени (белок, мембраны, и пр.), приводя к активации или инактивации различных биологических процессов. Са2+-буферные белки модулируют потоки свободных катионов Са2+ в клетке. По мере накопления информации по белок-белковым взаимодействиям становится все меньше белков, отнесённых к «чистым» буферам кальция. Парвальбумин (ПА) - один из немногих таких белков, поскольку для него до сих пор четко не установлены партнеры по взаимодействию (см. [2]). Отметим, тем не менее, что Палмер и соавторы (1990) обнаружили, что при избытке Са2+ Р-ПА крысы способен взаимодействовать с глутатионредуктазой.

ПА относится к наиболее многочисленному семейству Са2+-связывающих белков - семейству белков «EF-руки» (EF-hand), связывающих ион кальция карбоксильными и карбонильными группами петли из 12 остатков, расположенной между двумя а-спиралями («EF-рука» [3]). ПА содержит два действующих спаренных мотивов типа «EF-рука» (CD и EF домены), а также одну «EF-руку», которая в ходе эволюции потеряла способность сильно связывать кальций благодаря делеции двух остатков кальцийсвязывающей петли (АВ домен) [3] (Рис. 1). В то время как высокое сродство ПА к кальцию важно для облегчения процесса релаксации быстрых мышц [4], функциональная роль

несвязывающего кальций АВ домена до сих пор не ясна. Для некоторых ПА показано, что АВ домен модулирует сродство белка к Са2+/М£2+ [5, 6], а также важен для стабилизации гидрофобного ядра молекулы белка [7]. Кроме того, связывание Са2+ вызывает структурные перестройки в АВ домене Р-ПА крысы [8], что указывает на потенциальную важность АВ домена для возможного кальций-зависимого узнавания мишеней.

Рис. 1. Трехмерные структуры апо- и Са2+-насыщенной форм Р-ПА крысы (коды PDB и ЮМО, соответственно).

Отрыв кальция от ПА приводит к резкому снижению термостабильности белка и его устойчивости к химическим денатурантам [9]. В отдельных случаях апо-ПА характеризуются отсутствием жесткой третичной структуры при довольно высокой степени сохранности вторичной (состояние «расплавленной глобулы»), хотя в ряде случаев вторичная структура белка разрушается весьма существенно [10]. Такая дестабилизация апо-белка, вероятно, связана с электростатическим расталкиванием карбоксилатов Са2+-связывающих петель СО и EF. Поскольку не все ортологи ПА демонстрируют существенную дестабилизацию апо-формы, структурные факторы, определяющие структурную

стабильность апо-белка, лежат за пределами Са2+-связывающих петель ПА. Тем не менее, особенности строения ПА, обусловливающие конформационную стабильность апо-белка, остаются невыясненными.

Роль АВ домена в функционировании ПА в основном изучали с использованием фрагментов белка, соответствующих АВ домену и остальной части белка. Отметим, что такое фрагментирование белка сопряжено с глубокими структурными изменениями. Роль же отдельных консервативных линий-специфичных остатков АВ домена ПА остается малоизученной. В частности, особый интерес представляет высококонсервативный цистеин в АВ петле в-ПА (Рис. 1). Результаты исследования реакционной способности консервативного Cys в-ПА крысы и функциональных последствий его дисульфидной димеризации оказались неожиданно противоречивыми [11, 12]. Структурные данные подтверждают факт экспонирования Cys18 растворителю при отрыве катионов кальция [13] (Рис. 1), что коррелирует с повышением реакционной способности апо-белка в отношении взаимодействия с реактивом Эллмана [11].

Отметим, что все выделяемые из естественных источников парвальбумины ацетилированы по Ы-концу, в то же время бактериальная экспрессия мутантных форм парвальбумина не обеспечивает их Ы-концевого ацетилирования [2]. Структурно-функциональные последствия для ПА этой широко распространенной (ко)посттрансляционной модификации эукариотических белков до сих пор плохо изучены.

Цель и задачи исследования

Целью настоящей работы стало изучение роли АВ домена парвальбумина в поддержании структуры и функционального статуса белка. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Исследование влияния К-концевого ацетилирования (М-ацетилирования) а-парвальбумина на его структурные и функциональные свойства.

2. Исследование влияния отдельных консервативных, линий-специфичных остатков АВ домена парвальбумина на структурно-функциональные свойства белка на примере рекомбинантного Р-парвальбумина крысы (rWT Р-ПА крысы).

3. Поиск парвальбуминов, апо-форма которых глобально неупорядочена; изучение структурной стабильности апо-формы Р-парвальбумина кижуча.

4. Установление закономерностей строения парвальбумина, обусловливающих структурную стабильность апо-формы белка; изучение взаимосвязи между стабильностью апо-парвальбумина и сродством белка к ионам кальция.

Научная новизна

В настоящей работе показано, что такая распространенная посттрансляционная модификация эукариотических белков, как К-концевое ацетилирование, способна существенным образом влиять на структурно-функциональные свойства парвальбумина. Впервые показана дисульфидная димеризация Р-ПА при физиологически значимых величинах редокс-потенциала. Важность высоконсервативного остатка цистеина АВ домена ПА для поддержания конформационной стабильности и функциональных свойств белка предполагает редокс-сенсорную роль Р-ПА. Найдена корреляция сродства Р-ПА к ионам кальция со структурной стабильностью апо-формы белка. Предложены структурные критерии пониженной конформационной стабильности апо-ПА.

Практическая значимость

Учитывая, что роль парвальбумина в большинстве тканей и органах (внутреннее ухо, зрительный нерв, почки, нейроны) остается неизвестной, полученные данные о склонности белка к дисульфидной димеризации важны для выяснения функций этого белка. Показанная в работе важность Ы-концевой ацетильной группы парвальбумина для поддержания его структурно-функциональных свойств свидетельствует о необходимости учета этого обстоятельства при экспериментальных исследованиях функциональных свойств парвальбуминов. Полученные в работе данные о чувствительности парвальбумина к «незначительным» структурным воздействиям на уровне его АВ домена открывают новые возможности использования белка в ведущихся работах по коррекции заболеваний сердца при помощи мутантных форм парвальбумина, обладающих измененными кинетическими и равновесными параметрами взаимодействия с ионами кальция/магния. Поскольку мутантные парвальбумины с инактивированными кальцийсвязывающими центрами предложены для иммунотерапии аллергии на морепродукты, предложенный в работе метод поиска парвальбуминов с наименьшим/наибольшим сродством к кальцию полезен для развития этого подхода. Этот же метод может быть востребован при разработке сенсоров катионов металлов на основе парвальбумина, обладающих предельно высокой чувствительностью.

Положения, выносимые на защиту

1) К-концевое ацетилирование существенным образом влияет на структурно-функциональные свойства отдельных парвальбуминов, включая стабильность вторичной, третичной и четвертичной структур белка, а также кинетические и равновесные параметры его взаимодействия с ионами кальция/магния. Величина эффектов,

вызываемых Nt-ацетилированием парвальбумина, коррелирует с уровнем неупорядоченности АВ домена белка.

2) Редокс-потенциал высококонсервативного тиола Cys18 AB-петли ß-парвальбумина крысы составляет от -168 до -176 мВ (глутатионовая редокс-пара), что близко к физиологически значимому уровню. Гомологичная замена C18S существенным образом влияет на структурно-функциональные свойства белка (стабильность его вторичной и третичной структур, равновесные параметры взаимодействия с Са2+/М£2+).

3) Апо-форма ß-ПА кижуча характеризуется существенно дезорганизованной вторичной структурой и потерей жесткой трехмерной структуры, что относит его к семейству внутренне неупорядоченных белков.

4) На основе анализа особенностей строения AB доменов парвальбумина предложены структурные критерии внутренней неупорядоченности апо-форм белка. 16-19% апо-парвальбуминов базы данных Swiss-Prot v.2014_05 удовлетворяют этим критериям.

5) Внутренняя неупорядоченность апо-формы ß-парвальбумина служит признаком повышенного сродства белка к ионам Са2+.

Вклад автора

Представленная диссертационная работа является результатом 9-летних научных исследований автора. Работа выполнена лично соискателем, за некоторыми исключениями. Выделение и очистка интактного а-ПА щуки проводились совместно с Бакунц А.Г. Выделение и очистка интактного а-ПА крысы, а также измерения методом динамического светорассеяния проводились совместно с Казаковым А.С. Масс-спектрометрические измерения проводились совместно с Жаданом А.П., Исмаиловым Р.Г., Сувориной М.Ю. и Суриным А.К.

Клонирование гена Р-ПА кижуча в вектор pET-29a проводилось совместно с Соколовым А.С. Выделение, очистка, исследование термостабильности, эксперименты по спектрофотометрическому pH титрованию и определение редокс-зависимости дисульфидной димеризации рекомбинантного Р-ПА крысы проводились совместно с Хорн П.А. Предсказания внутренней неупорядоченности и анализ аминокислотного состава ПА осуществлялись совместно с Пермяковым С.Е. и Уверским В.Н. Оценка кинетических констант ассоциации/диссоциации Ca2+/Mg2+ для исследуемых белков проводилась совместно с Емельяненко В.И. Оценка сродства к Mg2+ Р-ПА и его мутанта C18S методом равновесного диализа проводилась совместно с Шевелевой М.П. Обработка полученных данных, а также написание статей и тезисов конференций проводились либо лично автором, либо при его непосредственном участии.

Апробация диссертации

Материалы диссертации были представлены на международных и российских конференциях: Международная Пущинская школа-конференция молодых ученых «Биология - наука XXI века» (Пущино, 2012, 2016) и Съезд биофизиков России (Нижний Новгород, 2012, Ростов-на-Дону, 2015). Результаты диссертации опубликованы в 4 работах в журналах, индексированных в базах данных Scopus и WoS.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Конформационные состояния белков

Свернутые и развернутые состояния

В настоящее время известно, что белковая молекула может находиться в нескольких конформационных состояниях: нативном (свернутом), полностью развернутом (случайный клубок) или в одном из промежуточных состояний (например, расплавленная глобула). Белки также могут ассоциироваться, образуя фибриллы или аморфные агрегаты.

Нативным состоянием называют такое состояние белка, в котором он находится в клетке при физиологических условиях и способен выполнять свои функции. Как правило, нативный глобулярный белок характеризуется фиксированной третичной структурой и высокой степенью компактизации аминокислотных остатков.

Развернутое состояние белка обычно представляют себе как случайный (статистический) клубок, то есть полипептидную цепь, принимающую множество переходящих друг в друга конформаций, время жизни, которых мало. При этом внутри молекулы сохраняется ближний порядок взаимодействия по цепи, но полностью отсутствует дальний. Для случайного клубка также характерны малая плотность и большой гидродинамический объем.

Долгое время считалось, что высокие концентрации денатурирующих агентов вызывают переход свернутого белка в состояние случайного клубка и только в 2003 году стало известно, что в белках, развернутых сильными денатурантами, присутствует некоторая остаточная структура [14]. Исследование структурированных областей в развернутом белке имеет большое значение для моделирования белкового фолдинга, так как последний основан на предположении о том, что начальная структура белка полностью неупорядочена. При этом третичная структура развернутого белка не должна зависеть от типа

денатуранта, если он действительно является случайным клубком. Методом тритиевой планиграфии (замещение атомов водорода тритием групп белка у доступных растворителю с дальнейшим расщеплением полипептидной цепи протеазами и фракционированием полученных полипептидов, их гидролизе до аминокислот с анализом и одновременным счетом радиоактивности [483]) в 2007 году Шишков и Богачева [15] показали, что в зависимости от денатурирующего агента внутримолекулярное распределение метки в белке бывает разным. То есть даже белок, развернутый под действием сильных денатурантов, нельзя рассматривать как идеальный случайный клубок [483].

Расплавленная глобула и близкие к ней состояния

В настоящее время хорошо известно, что в ходе сворачивания белок часто проходит через несколько промежуточных состояний [16-20]. При этом интермедиаты, появляющиеся в начале сворачивания, имеют слишком короткое время жизни, поэтому их изучение большинством стандартных физических методов затруднено. В связи с этим широкое распространение получили исследования состояний белка, возникающих под воздействием различных денатурирующих условий (гуанидина гидрохлорид, мочевина, низкие рН, высокие температуры, высокие концентрации некоторых солей). Экспериментально было установлено, что разворачивание небольших глобулярных белков под воздействием гуанидин гидрохлорида или мочевины в основном происходит в соответствии со схемой двух состояний [21 -27]. Тем не менее, для таких белков как карбоангидраза [28], в-лактамаза [29, 30], а-лактальбумины коровы [31] и человека [32], в-лактоглобулин [33] и многих других (см. обзор [23, 34]), было обнаружено существование интермедиата в ходе разворачивания гуанидин гидрохлоридом или мочевиной. Это равновесное промежуточное состояние в дальнейшем стало известно под названием «расплавленная глобула», которое было предложено 1983 году [35]. Этот термин отражает, с одной стороны, сравнительную компактность белка

(«глобулярность»), с другой - отсутствие кооперативного теплового перехода, как следствие отсутствия кооперативной третичной структуры («расплавленность»). Подобные интермедиаты были получены и при использовании других денатурирующих агентов, а также при низких значениях рН [31, 32, 36].

Для состояния «расплавленной глобулы» характерны следующие особенности:

1) отсутствие жесткой третичной структуры (наблюдается снижение абсолютной величины сигнала кругового дихроизма в ближнем ультрафиолете ароматических групп по отношению к нативному состоянию белка и потеря пика теплопоглощения) при сохранении некоторых нативноподобных внутримолекулярных контактов [37, 38];

2) вторичная структура близка таковой для нативного белка [39, 40];

3) увеличение гидродинамического объема молекулы белка по сравнению с нативным состоянием (не более, чем на 50% [34]).

Еще одно промежуточное состояние белка можно наблюдать при низкой температуре и промежуточных концентрациях денатуранта: оно напоминает «расплавленную глобулу», но лишено нативной компактности [41, 42]. Это промежуточное состояние получило название «предшественник расплавленной глобулы» [43]. Исследование равновесного разворачивания карбоангидразы МБ коровы индуцируемого гуанидин гидрохлоридом [42] позволило Уверскому и Птицыну выделить отличительные особенности этого состояния: существенно больший гидродинамический объем и отсутствие выраженного гидрофобного ядра по сравнению с «расплавленной глобулой». Тем не менее, вторичная структура у «предшественника расплавленной глобулы» сохраняется довольно хорошо.

Белки с внутренней неупорядоченностью

Белки с внутренней неупорядоченностью (IDPs) представляют собой подвижные структурные ансамбли, в которых положения атомов и углы их основных цепей

на картах Рамачандрана заметно изменяются во времени без каких-либо специфических равновесных значений (см. в обзоре [44]). Таким образом, ключевое свойство этих белков или белковых участков заключается в неспособности принять определенную фиксированную трехмерную конформацию. При этом наличие или отсутствие уникальной третичной структуры у белка в первую очередь определяется его первичной структурой (см. в обзоре [44]).

Известно, что сочетание низкой гидрофобности (слабая движущая сила для компактизации белка) и высокого суммарного заряда (сильное электростатическое взаимодействие) является важной предпосылкой формирования внутренней неупорядоченности в белке [45]. Этот принцип наглядно исллюстрируется с помощью графика, отражающего заряд-гидрофобные свойства белков (Рис. 2). На графике нативно несвернутые белки отделены от свернутых глобулярных линейной функцией, определяемой по формуле:

<R> = 2,785 <H> - 1,151

где <R> и <H> это абсолютные значениям среднего заряда и гидрофобности, соответственно [45]. Существует еще одна граница, показывающая теоретический предел заряд-гидрофобных свойств (<R> = 1,125 - 1,125 <H>). Она была оценена с помощью ряда гипотетических полипептидов, содержащих различные пропорции Ile (обладает наибольшей гидрофобностью, которая при нормировании бралась за 1) и Asp (его гидрофобность при нормализации была равна 0,1111) [46 -48].

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Гидрофобность

Рис. 2. Анализ заряд-гидрофобных свойств белков с внутренней неупорядоченностью (красные кружки) и свернутых глобулярных белков (синие квадраты). Область, доступная для последовательностей, кодирующих компактно свернутые белки, обозначена голубым треугольником, в то время как область, содержащая последовательности, кодирующие нативно-развернутые белки, отмечена розовым цветом (взято из работы [47]).

Более детальный анализ показал, что по сравнению с «нормальными» упорядоченными белками, нативно несвернутые белки характеризуются преобладанием, так называемых, дезорганизующих аминокислотных остатков: Ala, Arg, Gly, Gln, Ser, Glu, Lys, и Pro. При этом содержание объемных гидрофобных (Ile, Lue и Val) и ароматических остатков (Trp, Tyr и Phe), обычно участвующих в формировании гидрофобного ядра, в белках с внутренней неупорядоченностью значительно меньше [49-53].

Белки с внутренней неупорядоченностью во многом схожи с ненативными состояниями глобулярных белков, которые могут существовать, по меньшей мере, в четырех различных конформациях: нативная (упорядоченная), расплавленная глобула, предшественник расплавленной глобулы и

беспорядочный клубок [26, 42, 54, 55]. Установлено, что белки с внутренней неупорядоченностью при физиологических условиях in vitro можно разделить на свернутые-неупорядоченные (принимают конформацию типа расплавленная глобула) и развернутые-неупорядоченные (напоминают клубок или предшественника расплавленной глобулы) [49, 54, 56]. На рисунке 3 схематически представлены три типа неупорядоченности в белках: расплавленная глобула, предшественник расплавленной глобулы и неупорядоченный клубок на примере модельной полипептидной цепи длинной 100 остатков (средний ряд на рисунке). Для сравнения также показана возможная структура глобулярного белка, состоящего из 100 аминокислотных остатков (верхний ряд на рисунке). Из рисунка видно, что существует четкое различие в гидродинамическом объеме, занимаемом полипептидной цепью в этих четырех конформациях. Надо отметить, что чем больше полипептидная цепь, тем значительней становится эта разница [57].

Любые изменения в окружении белков с внутренней неупорядоченностью могут оказывать сильное воздействие на их структуру. При этом различные факторы окружающей среды по-разному и весьма неожиданно влияют на структуру и конформационное поведение внутренне неупорядоченных белков (см. обзор [47]). Например, хорошо известно, что денатурирующие условия (экстремальные температуры или pH) индуцируют потерю биологической активности у свернутых глобулярных белков вследствие разрушения их структуры, в то время как нативно-развернутые белки ведут себя противоположно. Они демонстрируют так называемый «обратный ответ» на нагревание, то есть могут становиться более упорядоченными в ходе повышения температуры [58]. Такой температурно-зависимый фолдинг был описан для а-синуклеина [59], фрагмента 636-771 кальдесмона [60], у-субъединицы фосфодиэстеразы [61], внеклеточного домена рецептора фактора роста нервов [62], а^казеина [63] и для некоторых других внутренне неупорядоченных белков. Структурообразующее действие высоких температур на нативно-развернутые белки связано с усилением гидрофобных взаимодействий, которые являются

основной движущей силой белкового фолдинга, при повышении температуры [58].

Рис. 3. Наглядные примеры белков с внутренней неупорядоченностью. Верхняя линия рисунка - возможные конформации модельной полипептидной цепи, состоящей из 100 остатков. Средний и нижний ряд - относительный гидродинамический объем, занимаемый соответствующими конформациями полипептидной цепи из 100 и 500 аминокислотных остатков, соответственно. Размер круга в средней и нижней линии рисунка демонстрирует увеличение гидродинамического объема относительно объема глобулярного белка (взято из работы [57]).

Аналогичным образом «обратный ответ» у белков с внутренней неупорядоченностью может наблюдаться и при изменениях рН - в экстремально кислых и/или щелочных условиях они становятся более структурированными [58]. Например, для а-синуклеина и протимозина а было показано, что изменения рН в кислую сторону индуцируют обратимую структурную трансформацию, приводящую к переходу из состояния, близкого к клубку, в частично свернутую конформацию предшественника расплавленной глобулы [59, 64]. Такое поведение нативно-развернутых белков объясняется тем, что снижение (или повышение) pH

приводит к понижению их большого суммарного заряда (нейтральные значения рН), что приводит к уменьшению заряд/зарядового внутримолекулярного отталкивания и схлопыванию молекулы в частично-свернутую конформацию [58].

Сворачивание белков с внутренней неупорядоченностью может вызывать взаимодействие с небольшими молекулами, мембранами, другими белками или нуклеиновыми кислотами [49, 54, 56, 65-67]. Тем не менее, все они действуют аналогично температуре и/или рН, то есть влияют на гидрофобность и/или суммарный заряд белка (см. обзор [66]). Например, методом кругового дихроизма в дальнем ультрафиолете было установлено, что некоторые катионы индуцируют частичный фолдинг а-синуклеина. Стоит отметить, что, чем больше плотность заряда иона, тем больше его структурирующая способность [68]. Анионы также могут вызывать сворачивание нативно-разупорядоченных белков - например, антибактериальный белок LL-37 человека становится в значительной мере свернутым в присутствии некоторых анионов [69].

Функции белков с внутренней неупорядоченностью

Даже поверхностный анализ первых, ставших известными, нативно несвернутых белков сразу выявил их функциональное отличие от упорядоченных белков. Обнаружено, что среди них почти нет ферментов, при этом многие из них участвуют в связывании нуклеиновых кислот, гема, катионов металлов, а также взаимодействуют с другими белками и мембранными бислоями [45]. Дальнейшие исследования выявили более 150 белков, неупорядоченных полностью или содержащих функционально важный развернутый участок [65, 70, 71]. На основе механизма их действия, белки с внутренней неупорядоченностью были сгруппированы в шесть функциональных классов [72-74]: молекулярные сборщики (участвуют в сборке, стабилизации и регулировании мультидоменных комплексов, таких, как рибосомы, цитоскелет и др. [75, 76]), шапероны [77], индикаторные сайты (это неупорядоченные участки, которые подвергаются

посттрансляционным модификациям [78, 79]), эффекторы (ингибиторы и регуляторы [80, 81]), энтропийные цепи (линкеры, спейсеры, пружины и т.д. [8284]) и акцепторы (хранят и/или нейтрализуют небольшие лиганды [85]). Для этих групп было выявлено 28 функций, в том числе, молекулярное узнавание посредством связывания с другими белками или нуклеиновыми кислотами [70, 71].

Нормальная физиология и функционирование любого организма основано на совокупности высоко скоординированных белковых взаимодействий, которые контролируются с помощью узнавания уникального идентификационного участка, часто локализованного внутри неупорядоченного участка белка [86, 87]. По этой причине многие нативно развернутые белки участвуют в регуляции, узнавании, сигнализации и клеточном управлении [88]. Высокая конформационная гибкость белка может обеспечить хорошую основу для выполнения данных функций [57]. Например, неупорядоченные области могут взаимодействовать с партнерами с высокой специфичностью и относительно низким сродством (диаграмма Шульца [89, 90]). Это означает, что регуляторные взаимодействия могут быть специфичными, но образующиеся комплексы могут при этом легко диссоциировать, а ведь известно, что выключение сигнала также важно, как и его включение [49, 57]. Способность связываться с множеством различных лигандов - это еще одна важная особенность белков с внутренней неупорядоченностью [81]. При этом, чем больше разных партнеров у такого белка (то есть активное участие в разнообразных биологических процессы), тем больше его жизненная важность для клетки. В соответствии с этой идеей, делеция гена, кодирующего белок, взаимодействующий с несколькими лигандами, скорее всего, будет летальной [91].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Вологжанникова Алиса Андреевна, 2020 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Carafoli, E. and J. Krebs, Why Calcium? How Calcium Became the Best Communicator. J Biol Chem, 2016. 291(40): p. 20849-20857.

2. Permyakov, E.A., Parvalbumin. 2006, New York: Nova Science Publishers.

3. Kretsinger, R.H. and C.E. Nockolds, Carp muscle calcium-binding protein. II. Structure determination and general description. J Biol Chem, 1973. 248(9): p. 3313-26.

4. Haiech, J., et al., Magnesium and calcium binding to parvalbumins: evidence for differences between parvalbumins and an explanation of their relaxing function. Biochemistry, 1979b. 18(13): p. 2752-8.

5. Permyakov, E.A., et al., Noncovalent complex between domain AB and domains CD*EF of parvalbumin. Biochim.Biophys.Acta, 1991c. 1076(1): p. 67-70.

6. Henzl, M.T., S. Agah, and J.D. Larson, Association of the AB and CD-EF domains from rat alpha- and beta-parvalbumin. Biochemistry, 2004b. 43(34): p. 10906-17.

7. McPhalen, C.A., et al., Refined crystal structure of rat parvalbumin, a mammalian alpha-lineage parvalbumin, at 2.0 A resolution. J Mol Biol, 1994. 235(2): p. 718-32.

8. Henzl, M.T., J.J. Tanner, and A.M. Tan, Solution structures of chicken parvalbumin 3 in the Ca2+-free and Ca2+-bound states. Proteins-Structure Function and Bioinformatics, 2011. 79: p. 752-764.

9. Permyakov, E.A., Calcium Binding Proteins. 1993a, Moscow: Nauka.

10. Permyakov, S.E., et al., Apo-parvalbumin as an intrinsically disordered protein. Proteins, 2008. 72(3): p. 822-36.

11. Clayshulte, T.M., D.F. Taylor, and M.T. Henzl, Reactivity of cysteine 18 in oncomodulin. J Biol Chem, 1990. 265(3): p. 1800-5.

12. Mutus, B., E.J. Palmer, and M.J. P., Disulfide-Linked Dimer of Oncomodulin: Comparison to Calmodulint. Biochemistry, 1988. 27: p. 5615-22.

13. Henzl, M.T. and J.J. Tanner, Solution structure of Ca2+-free rat beta-parvalbumin (oncomodulin). Protein Sci, 2007. 16(9): p. 1914-26.

14. Zagrovic, B. and V.S. Pande, Structural correspondence between the alpha-helix and the random-flight chain resolves how unfolded proteins can have native-like properties. Nat Struct Biol, 2003. 10(11): p. 955-61.

15. Shishkov, A.V. and E.N. Bogacheva, Tritium Planigraphy of Biological Macromolecules in Methods in Protein Structure and Stability Analysis. Part С. Conformational Stability, Size, Shape and Surface of Protein Molecules, V.N. Uversky and E.A. Permyakov, Editors. 2007, Nova Biomedical Books: New York.

16. Kim, P.S. and R.L. Baldwin, Specific intermediates in the folding reactions of small proteins and the mechanism of protein folding. Annu Rev Biochem, 1982. 51: p. 459-89.

17. Kim, P.S. and R.L. Baldwin, Intermediates in the folding reactions of small proteins. Annu Rev Biochem, 1990. 59: p. 631-60.

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

Ptitsyn, O.B., Protein Folding: Hypotheses and Experiments. Journal of Protein Chemistry, 1987. 6.

Ptitsyn, O.B., The molten globule state, in Protein Folding, T.E. Creighton, Editor. 1992, W. H. Freeman and Co.: New York. p. 243-300. Kuwajima, K., The molten globule state as a clue for understanding the folding and cooperativity of globular-protein structure. Proteins: Struct., Funct., Genet., 1989b. 6(2): p. 87-103.

Tanford, C., Protein denaturation. Adv Protein Chem, 1968. 23: p. 121-282. Privalov, P.L., Stability of proteins: small globular proteins. Adv Protein Chem, 1979. 33: p. 167-241.

Privalov, P.L., Physical basis of the stability of the folded conformations of proteins, in Protein Folding, T.E. Creighton, Editor. 1992, W. H. Freeman and Co.: New York.

Corbett, R.J. and R.S. Roche, Use of high-speed size-exclusion chromatography for the study of protein folding and stability. Biochemistry, 1984. 23(8): p. 188894.

Uversky, V.N., Use of fast protein size-exclusion liquid chromatography to study the unfolding of proteins which denature through the molten globule. Biochemistry, 1993. 32(48): p. 13288-98.

Uversky, V.N. and O.B. Ptitsyn, "Partly folded" state, a new equilibrium state of protein molecules: four-state guanidinium chloride-induced unfolding of beta-lactamase at low temperature. Biochemistry, 1994. 33(10): p. 2782-2791. Ptitsyn, O.B. and V.N. Uversky, The molten globule is a third thermodynamical state of protein molecules. FEBS Lett, 1994. 341(1): p. 15-8. Wong, K.P. and C. Tanford, Denaturation of bovine carbonic anhydrase B by guanidine hydrochloride. A process involving separable sequential conformational transitions. J.Biol.Chem., 1973. 248(24): p. 8518-8523. Robson, B. and R.H. Pain, The mechanism of folding of globular proteins. Suitability of a penicillinase from Staphylococcus Aureus as a model for refolding studies. Biochem J, 1976a. 155(2): p. 325-30.

Robson, B. and R.H. Pain, The mechanism of folding of globular proteins. Equilibria and kinetics of conformational transitions of penicillinase from Staphylococcus aureus involving a state of intermediate conformation. Biochem J, 1976b. 155(2): p. 331-44.

Kuwajima, K., et al., Three-state denaturation of alpha-lactalbumin by guanidine hydrochloride. J Mol Biol, 1976. 106(2): p. 359-73.

Nozaka, M., et al., Detection and characterization of the intermediate on the folding pathway of human alpha-lactalbumin. Biochemistry, 1978. 17(18): p. 3753-8.

Anantanarayanan, V.S., F. Ahmad, and C.C. Bigelow, The denaturation of b-lactoglobulin-A at pH 2. Biochim. Biophys., 1977.

Bychkova, V.E. and O.B. Ptitsyn, The state of unfolded globules of protein molecules is more quickly becoming a rule, rather than an exception. Biofizika, 1993. 38(1): p. 58-66.

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

Ohgushi, M. and A. Wada, 'Molten-globule state': a compact form of globular proteins with mobile side-chains. FEBS Lett, 1983. 164(1): p. 21-4. Wong, K.P. and L.M. Hamlin, Acid denaturation of bovine carbonic anhydrase B. Biochemistry, 1974. 13(13): p. 2678-83.

Dolgikh, D.A., et al., Alpha-Lactalbumin: compact state with fluctuating tertiary structure? FEBS Lett, 1981. 136(2): p. 311-5.

Dolgikh, D.A., et al., Compact state of a protein molecule with pronounced small-scale mobility: bovine alpha-lactalbumin [published erratum appears in Eur Biophys J 1986;13(6):381]. Eur.Biophys.J., 1985. 13(2): p. 109-121. Baum, J., et al., Characterization of a partly folded protein by NMR methods: studies on the molten globule state of guinea pig alpha-lactalbumin. Biochemistry, 1989. 28(1): p. 7-13.

Dolgikh, D.A., et al., Alpha-Lactalbumin: compact state with fluctuating tertiary structure? FEBS Lett., 1981. 136(2): p. 311-315.

Chaffotte, A.F., et al., The "pre-molten globule," a new intermediate in protein folding. J Protein Chem, 1997. 16(5): p. 433-9.

Uversky, V.N. and O.B. Ptitsyn, Further evidence on the equilibrium "pre-molten globule state": four- state guanidinium chloride-induced unfolding of carbonic anhydrase B at low temperature. J.Mol.Biol., 1996b. 255(1): p. 215-228. Jeng, M.F. and S.W. Englander, Stable submolecular folding units in a non-compact form of cytochrome c. J Mol Biol, 1991. 221(3): p. 1045-61. Uversky, V.N., Introduction to intrinsically disordered proteins (IDPs). Chem Rev, 2014. 114(13): p. 6557-60.

Uversky, V.N., J.R. Gillespie, and A.L. Fink, Why are "natively unfolded" proteins unstructured under physiologic conditions? Proteins, 2000a. 41(3): p. 415-427.

Kyte, J. and R.F. Doolittle, A simple method for displaying the hydropathic character of a protein. J Mol Biol, 1982. 157(1): p. 105-32. Uversky, V.N., Unusual biophysics of intrinsically disordered proteins. Biochim Biophys Acta, 2013. 1834(5): p. 932-51.

Oldfield, C.J., et al., Comparing and combining predictors of mostly disordered proteins. Biochemistry, 2005a. 44(6): p. 1989-2000.

Dunker, A.K., et al., Intrinsically disordered protein. J Mol Graph Model, 2001a. 19(1): p. 26-59.

Williams, R.M., et al., The protein non-folding problem: amino acid determinants of intrinsic order and disorder. Pac Symp Biocomput, 2001: p. 89-100. Romero, P., et al., Sequence complexity of disordered protein. Proteins, 2001. 42(1): p. 38-48.

Radivojac, P., et al., Intrinsic disorder and functional proteomics. Biophys J, 2007. 92(5): p. 1439-56.

Vacic, V., et al., Composition Profiler: A tool for discovery and visualization of amino acid composition differences. BMC Bioinformatics, 2007b. 8(1): p. 211.

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

Uversky, V.N., Protein folding revisited. A polypeptide chain at the folding-misfolding-nonfolding cross-roads: which way to go? Cell Mol Life Sci, 2003. 60(9): p. 1852-71.

Fink, A.L., Compact intermediate states in protein folding. Annu Rev Biophys Biomol Struct, 1995. 24: p. 495-522.

Daughdrill, G.W., et al., Natively Disordered Proteins, in Protein Folding Handbook, J. Buchner and T. Kiefhaber, Editors. 2005, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA: Weinheim, Germany. p. 275-357.

Uversky, V.N. and A.K. Dunker, Understanding protein non-folding. Biochim Biophys Acta, 2010. 1804(6): p. 1231-64.

Uversky, V.N., Intrinsically disordered proteins and their environment: effects of strong denaturants, temperature, pH, counter ions, membranes, binding partners, osmolytes, and macromolecular crowding. Protein J, 2009. 28(7-8): p. 305-25. Permyakov, S.E., et al., Mutating aspartate in the calcium-binding site of alpha-lactalbumin: effects on the protein stability and cation binding. Protein Eng, 2001. 14(10): p. 785-9.

Permyakov, S.E., et al., Natively unfolded C-terminal domain of caldesmon remains substantially unstructured after the effective binding to calmodulin. Proteins, 2003a. 53(4): p. 855-62.

Uversky, V.N., et al., Effect of zinc and temperature on the conformation of the gamma subunit of retinal phosphodiesterase: a natively unfolded protein. J Proteome Res, 2002. 1(2): p. 149-59.

Timm, D.E., et al., Spectroscopic and chemical studies of the interaction between nerve growth factor (NGF) and the extracellular domain of the low affinity NGF receptor. Protein Sci, 1992. 1(8): p. 1023-31.

Kim, T.D., et al., Thermal behavior of proteins: heat-resistant proteins and their heat-induced secondary structural changes. Biochemistry, 2000. 39(48): p. 14839-46.

Uversky, V.N., et al., Natively unfolded human prothymosin alpha adopts partially folded collapsed conformation at acidic pH. Biochemistry, 1999. 38(45): p. 15009-16.

Dunker, A.K. and Z. Obradovic, The protein trinity--linking function and disorder. Nat Biotechnol, 2001b. 19(9): p. 805-6.

Uversky, V.N., What does it mean to be natively unfolded? Eur J Biochem, 2002b. 269(1): p. 2-12.

Uversky, V.N., Natively unfolded proteins: a point where biology waits for physics. Protein Sci, 2002a. 11(4): p. 739-56.

Uversky, V.N., J. Li, and A.L. Fink, Metal-triggered structural transformations, aggregation, and fibrillation of human alpha-synuclein. A possible molecular NK between Parkinson's disease and heavy metal exposure. J Biol Chem, 2001b. 276(47): p. 44284-96.

Johansson, J., et al., Conformation-dependent antibacterial activity of the naturally occurring human peptide LL-37. J Biol Chem, 1998. 273(6): p. 371824.

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

Dunker, A.K., C.J. Brown, and Z. Obradovic, Identification and functions of usefully disordered proteins. Adv Protein Chem, 2002b. 62: p. 25-49. Dunker, A.K., et al., Intrinsic disorder and protein function. Biochemistry, 2002a. 41(21): p. 6573-82.

Tompa, P., Intrinsically unstructured proteins. Trends Biochem Sci, 2002. 27(10): p. 527-33.

Tompa, P. and P. Csermely, The role of structural disorder in the function of RNA and protein chaperones. FASEB J, 2004. 18(11): p. 1169-75. Tompa, P., The functional benefits of protein disorder. J Mol Struct Theochem, 2003: p. 666-667:361-71.

Cheng, M., et al., The p21(Cip1) andp27(Kip1) CDK 'inhibitors' are essential activators of cyclin D-dependent kinases in murine fibroblasts. EMBO J, 1999. 18(6): p. 1571-83.

Dehmelt, L. and S. Halpain, The MAP2/Tau family of microtubule-associated proteins. Genome Biol, 2005. 6(1): p. 204.

Park, S.M., et al., Distinct roles of the N-terminal-binding domain and the C-terminal-solubilizing domain of alpha-synuclein, a molecular chaperone. J Biol Chem, 2002. 277(32): p. 28512-20.

David, D.C., et al., Proteasomal degradation of tau protein. J Neurochem, 2002. 83(1): p. 176-85.

Cox, C.J., et al., The regions of securin and cyclin B proteins recognized by the ubiquitination machinery are natively unfolded. FEBS Lett, 2002. 527(1-3): p. 303-8.

Ma, H., et al., Requirement of different subdomains of calpastatin for calpain inhibition and for binding to calmodulin-like domains. J Biochem, 1993. 113(5): p. 591-9.

Kriwacki, R.W., et al., Structural studies of p21Waf1/Cip1/Sdi1 in the free and Cdk2-bound state: conformational disorder mediates binding diversity. Proc Natl Acad Sci U S A, 1996. 93(21): p. 11504-9.

Brown, H.G. and J.H. Hoh, Entropic exclusion by neurofilament sidearms: a mechanism for maintaining interfilament spacing. Biochemistry, 1997. 36(49): p. 15035-40.

Denning, D.P., et al., The Saccharomyces cerevisiae nucleoporin Nup2p is a natively unfolded protein. J Biol Chem, 2002. 277(36): p. 33447-55. Trombitas, K., et al., Titin extensibility in situ: entropic elasticity ofpermanently folded and permanently unfolded molecular segments. J Cell Biol, 1998. 140(4): p. 853-9.

Preece, N.E., et al., Conformational preferences and activities of peptides from the catecholamine release-inhibitory (catestatin) region of chromogranin A. Regul Pept, 2004. 118(1-2): p. 75-87.

Dunker, A.K., et al., Flexible nets. The roles of intrinsic disorder in protein interaction networks. FEBS J, 2005. 272(20): p. 5129-48.

87. Uversky, V.N., C.J. Oldfield, and A.K. Dunker, Showing your ID: intrinsic disorder as an ID for recognition, regulation and cell signaling. J Mol Recognit, 2005. 18(5): p. 343-84.

88. Uversky, V.N., Intrinsically disordered proteins from A to Z. Int J Biochem Cell Biol, 2011. 43(8): p. 1090-103.

89. Schulz, G.E., Nucleotide Binding Proteins, in Molecular Mechanism of

Biological Recognition, M. Balaban, Editor. 1979, Elsevier/North-Holland Biomedical

Press: New York. p. 79-94.

90. Dunker, A.K., et al., Protein disorder and the evolution of molecular recognition: theory, predictions and observations. Pac Symp Biocomput, 1998: p. 473-84.

91. Jeong, H., et al., Lethality and centrality in protein networks. Nature, 2001. 411(6833): p. 41-2.

92. Knorre, D.G., N.V. Kudryashova, and T.S. Godovikova, Chemical and functional aspects of posttranslational modification of proteins. Acta Naturae. , 2009. 1(3): p. 29-51.

93. Narita, K., Isolation of acetylpeptide from enzymic digests of TMV-protein. Biochim Biophys Acta, 1958. 28(1): p. 184-91.

94. Jornvall, H., Acetylation of Protein N-terminal amino groups structural observations on alpha-amino acetylatedproteins. J Theor Biol, 1975. 55(1): p. 112.

95. Persson, B., et al., Structures of N-terminally acetylated proteins. Eur J Biochem, 1985. 152(3): p. 523-7.

96. Starheim, K.K., et al., Composition and biological significance of the human Nalpha-terminal acetyltransferases. BMC Proc, 2009b. 3 Suppl 6: p. S3.

97. Soppa, J., Protein acetylation in archaea, bacteria, and eukaryotes. Archaea, 2010. 2010.

98. Arnesen, T., Towards a functional understanding of protein N-terminal acetylation. PLoS Biol, 2011. 9(5): p. e1001074.

99. Arnesen, T., et al., Proteomics analyses reveal the evolutionary conservation and divergence of N-terminal acetyltransferases from yeast and humans. Proc Natl Acad Sci U S A, 2009. 106(20): p. 8157-62.

100. Starheim, K.K., K. Gevaert, and T. Arnesen, Protein N-terminal acetyltransferases: when the start matters. Trends Biochem Sci, 2012. 37(4): p. 152-61.

101. Van Damme, P., T. Arnesen, and K. Gevaert, Protein alpha-N-acetylation studied by N-terminomics. FEBS J, 2011a. 278(20): p. 3822-34.

102. Starheim, K.K., et al., Knockdown of human N alpha-terminal acetyltransferase complex C leads to p53-dependent apoptosis and aberrant human Arl8b localization. Mol Cell Biol, 2009a. 29(13): p. 3569-81.

103. Goetze, S., et al., Identification and functional characterization of N-terminally acetylated proteins in Drosophila melanogaster. PLoS Biol, 2009. 7(11): p. e1000236.

104. Vetting, M.W., et al., Crystal structure of RimI from Salmonella typhimurium LT2, the GNAT responsible for N(alpha)-acetylation of ribosomal protein S18. Protein Sci, 2008. 17(10): p. 1781-90.

105. Arai, K., et al., Primary structure of elongation factor Tu from Escherichia coli. Proc Natl Acad Sci U S A, 1980. 77(3): p. 1326-30.

106. Driessen, H.P., et al., The mechanism of N-terminal acetylation of proteins. CRC Crit Rev Biochem, 1985. 18(4): p. 281-325.

107. Polevoda, B. and F. Sherman, N-alpha-terminal acetylation of eukaryotic proteins. J. Biol. Chem.:, 2000. 275: p. 36479-36482.

108. Yoshikawa, A., et al., Cloning and nucleotide sequencing of the genes rimI and rimJ which encode enzymes acetylating ribosomal proteins S18 and S5 of Escherichia coli K12. Mol Gen Genet, 1987. 209(3): p. 481-8.

109. Tanaka, S., et al., Cloning and molecular characterization of the gene rimL which encodes an enzyme acetylating ribosomal protein L12 of Escherichia coli K12. Mol Gen Genet, 1989. 217(2-3): p. 289-93.

110. Polevoda, B. and F. Sherman, The diversity of acetylated proteins. Genome Biology, 2002. 3: p. 1-0006.

111. Pesaresi, P., et al., Cytoplasmic N-terminal protein acetylation is required for efficient photosynthesis in Arabidopsis. Plant Cell, 2003. 15(8): p. 1817-32.

112. Bienvenut, W.V., et al., Comparative large scale characterization of plant versus mammal proteins reveals similar and idiosyncratic N-alpha-acetylation features. Mol Cell Proteomics, 2012. 11(6): p. M111 015131.

113. Nesterchuk, M.V., P.V. Sergiev, and O.A. Dontsova, Posttranslational Modifications of Ribosomal Proteins in Escherichia coli. Acta Naturae, 2011. 3(2): p. 22-33.

114. Miao, L., et al., Studies of the in vitro Nalpha-acetyltransferase activities of E. coli RimL protein. Biochem Biophys Res Commun, 2007. 357(3): p. 641-7.

115. Arnesen, T., et al., Identification and characterization of the human ARD1-NATH protein acetyltransferase complex. Biochem J, 2005. 386(Pt 3): p. 433-43.

116. Van Damme, P., et al., NatF contributes to an evolutionary shift in protein N-terminal acetylation and is important for normal chromosome segregation. PLoS Genet, 2011b. 7(7): p. e1002169.

117. Mullen, J.R., et al., Identification and characterization of genes and mutants for an N-terminal acetyltransferase from yeast. EMBO J, 1989. 8(7): p. 2067-75.

118. Polevoda, B., et al., Identification and specificities of N-terminal acetyltransferases from Saccharomyces cerevisiae. EMBO J, 1999. 18(21): p. 6155-68.

119. Chun, K.H., et al., Differential regulation of splicing, localization and stability of mammalian ARD1235 and ARD1225 isoforms. Biochem Biophys Res Commun, 2007. 353(1): p. 18-25.

120. Rope, A.F., et al., Using VAAST to identify an X-linked disorder resulting in lethality in male infants due to N-terminal acetyltransferase deficiency. Am J Hum Genet, 2011. 89(1): p. 28-43.

121. Arnesen, T., et al., Induction of apoptosis in human cells by RNAi-mediated knockdown of hARD1 and NATH, components of the protein N-alpha-acetyltransferase complex. Oncogene, 2006. 25(31): p. 4350-60.

122. Starheim, K.K., et al., Identification of the human N(alpha)-acetyltransferase complex B (hNatB): a complex important for cell-cycle progression. Biochem J, 2008. 415(2): p. 325-31.

123. Ciechanover, A. and R. Ben-Saadon, N-terminal ubiquitination: more protein substrates join in. Trends Cell Biol, 2004. 14(3): p. 103-6.

124. Hershko, A., et al., Role of the alpha-amino group of protein in ubiquitin-mediatedprotein breakdown. Proc Natl Acad Sci U S A, 1984. 81(22): p. 7021-5.

125. Jayawardene, D.S. and C. Dass, The effect of N-terminal acetylation and the inhibition activity of acetylated enkephalins on the aminopeptidase M-catalyzed hydrolysis of enkephalins. Peptides, 1999. 20(8): p. 963-70.

126. Wallace, R.J., Acetylation of peptides inhibits their degradation by rumen microorganisms. Br J Nutr, 1992. 68(2): p. 365-72.

127. Driessen, H.P., et al., The function of N alpha-acetylation of the eye-lens crystallins. Eur J Biochem, 1983. 136(2): p. 403-6.

128. John, H., et al., N-terminal acetylation protects glucagon-like peptide GLP-1-(7-34)-amide from DPP-IV-mediated degradation retaining cAMP- and insulin-releasing capacity. Eur J Med Res, 2008. 13(2): p. 73-8.

129. Paradis, H., et al., Studies on in vitro proteolytic sensitivity of peptides inhibiting herpes simplex virus ribonucleotide reductases lead to discovery of a stable and potent inhibitor. Int J Pept Protein Res, 1991. 37(1): p. 72-9.

130. Berger, E.M., et al., Actin acetylation in Drosophila tissue culture cells. Biochem Genet, 1981. 19(3-4): p. 321-31.

131. Pena, M.M., et al., The intrinsically disordered N-terminal domain of thymidylate synthase targets the enzyme to the ubiquitin-independent proteasomal degradation pathway. J Biol Chem, 2009. 284(46): p. 31597-607.

132. Hwang, C.S., A. Shemorry, and A. Varshavsky, N-terminal acetylation of cellular proteins creates specific degradation signals. Science, 2010. 327(5968): p. 973-7.

133. Forte, G.M., M.R. Pool, and C.J. Stirling, N-terminal acetylation inhibits protein targeting to the endoplasmic reticulum. PLoS Biol, 2011. 9(5): p. e1001073.

134. Behnia, R., et al., Targeting of the Arf-like GTPase Arl3p to the Golgi requires N-terminal acetylation and the membrane protein Sys1p. Nat Cell Biol, 2004. 6(5): p. 405-13.

135. Setty, S.R., et al., Golgi targeting of ARF-like GTPase Arl3p requires its Nalpha-acetylation and the integral membrane protein Sys1p. Nat Cell Biol, 2004. 6(5): p. 414-9.

136. Scott, D.C., et al., N-terminal acetylation acts as an avidity enhancer within an interconnected multiprotein complex. Science, 2011. 334(6056): p. 674-8.

137. Caesar, R. and A. Blomberg, The stress-induced Tfs1p requires NatB-mediated acetylation to inhibit carboxypeptidase Y and to regulate the protein kinase A pathway. J Biol Chem, 2004. 279(37): p. 38532-43.

138. Mima, J., T. Kondo, and R. Hayashi, N-terminal acetyl group is essential for the inhibitory function of carboxypeptidase Y inhibitor (I(C)). FEBS Lett, 2002. 532(1-2): p. 207-10.

139. Hitchcock-DeGregori, S.E. and R.W. Heald, Altered actin and troponin binding of amino-terminal variants of chicken striated muscle alpha-tropomyosin expressed in Escherichia coli. J Biol Chem, 1987. 262(20): p. 9730-5.

140. Coulton, A.T., et al., The recruitment of acetylated and unacetylated tropomyosin to distinct actin polymers permits the discrete regulation of specific myosins in fission yeast. J Cell Sci, 2010. 123(Pt 19): p. 3235-43.

141. van Welsem, T., et al., Synthetic lethal screens identify gene silencing processes in yeast and implicate the acetylated amino terminus of Sir3 in recognition of the nucleosome core. Mol Cell Biol, 2008. 28(11): p. 3861-72.

142. Behnia, R., et al., The yeast orthologue of GRASP65 forms a complex with a coiled-coil protein that contributes to ER to Golgi traffic. J Cell Biol, 2007. 176(3): p. 255-61.

143. Murthi, A. and A.K. Hopper, Genome-wide screen for inner nuclear membrane protein targeting in Saccharomyces cerevisiae: roles for N-acetylation and an integral membrane protein. Genetics, 2005. 170(4): p. 1553-60.

144. Ryan, M.T., et al., Affinity purification, overexpression, and characterization of chaperonin 10 homologues synthesized with and without N-terminal acetylation. J Biol Chem, 1995. 270(37): p. 22037-43.

145. Kang, H.M., et al., Characterization of human recombinant annexin II tetramer purified from bacteria: role of N-terminal acetylation. Biochemistry, 1997. 36(8): p. 2041-50.

146. Hoog, J.O., et al., Expression in Escherichia coli of active human alcohol dehydrogenase lacking N-terminal acetylation. Biosci Rep, 1987. 7(12): p. 96974.

147. Dockray, G.J., The biosynthesis of regulatory peptides. Am Rev Respir Dis, 1987. 136(6 Pt 2): p. S9-15.

148. Harris, R.B., Processing of pro-hormone precursor proteins. Arch Biochem Biophys, 1989. 275(2): p. 315-33.

149. O'Donohye, T.L., et al., N-acetylation regulates the behavioral activity of alpha-melanotropin in a multineurotransmitter neuron. Science, 1982. 215(4536): p. 1125-7.

150. Smyth, D.G., et al., Endorphins are stored in biologically active and inactive forms: isolation of alpha-N-acetylpeptides. Nature, 1979. 279(5710): p. 252-4.

151. Smyth, D.G. and S. Zakarian, Selective processing of beta-endorphin in regions of porcine pituitary. Nature, 1980. 288(5791): p. 613-5.

152. Rudman, D., et al., Three types of alpha-melanocyte-stimulating hormone: bioactivities and half-lives. Am J Physiol, 1983. 245(1): p. E47-54.

153. Carafoli, E., et al., Generation, control, and processing of cellular calcium signals. Crit Rev Biochem Mol Biol, 2001. 36: p. 107-260.

154. Moss, S.E. and R.O. Morgan, The annexins. Genome Biol., 2004. 5(4): p. 219.

155. Moss, S.E., Annexins. Trends in Cell Biol, 1997. 7: p. 87-89.

156. Yáñez, M., J. Gil-Longo, and M. Campos-Toimil, Calcium binding proteins. Adv Exp Med Biol., 2012. 740: p. 461-82.

157. Nakayama, S., H. Kawasaki, and R. Kretsinger, Evolution of EF-handproteins. Calcium Homeostasis, 2000: p. 29 - 58.

158. Houdusse, A. and C. Cohen, Structure of the regulatory domain of scallop myosin at 2 A resolution: implications for regulation. Structure, 1996. 4(1): p. 21-32.

159. Declercq, J.P., et al., Ionic interactions with parvalbumins. Crystal structure determination of pike 4.10 parvalbumin in four different ionic environments. J Mol Biol, 1991. 220(4): p. 1017-39.

160. Malmendal, A., et al., Battle for the EF-hands: magnesium-calcium interference in calmodulin. Biochemistry, 1999b. 38(36): p. 11844-50.

161. Lewit-Bentley, A. and S. Rety, EF-hand calcium-binding proteins. Curr Opin Struct Biol, 2000. 10(6): p. 637-43.

162. Strynadka, N.C. and M.N. James, Crystal structures of the helix-loop-helix calcium-binding proteins. Annu Rev Biochem, 1989. 58: p. 951-98.

163. Gifford, J.L., M.P. Walsh, and H.J. Vogel, Structures and metal-ion-binding properties of the Ca2+-binding helix-loop-helix EF-hand motifs. Biochem J, 2007. 405(2): p. 199-221.

164. Strynadka, N.C., et al., Structural details of a calcium-induced molecular switch: X-ray crystallographic analysis of the calcium-saturated N-terminal domain of troponin C at 1.75 A resolution. J Mol Biol, 1997. 273(1): p. 238-55.

165. Declercq, J.P., et al., Crystal structure of the EF-hand parvalbumin at atomic resolution (0.91 A) and at low temperature (100 K). Evidence for conformational multistates within the hydrophobic core. Protein Sci, 1999. 8(10): p. 2194-204.

166. Brodersen, D.E., et al., EF-hands at atomic resolution: the structure of human psoriasin (S100A7) solved by MAD phasing. Structure, 1998. 6(4): p. 477-89.

167. Ishikawa, K., et al., The structure of human MRP8, a member of the S100 calcium-binding protein family, by MAD phasing at 1.9 A resolution. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr, 2000. 56(Pt 5): p. 559-66.

168. Biekofsky, R.R. and J. Feeney, Cooperative cyclic interactions involved in metal binding to pairs of sites in EF-hand proteins. FEBS Lett, 1998. 439(1-2): p. 1016.

169. Grabarek, Z., Structural basis for diversity of the EF-hand calcium-binding proteins. J Mol Biol, 2006. 359(3): p. 509-25.

170. Evenas, J., et al., Ca2+ binding and conformational changes in a calmodulin domain. Biochemistry, 1998. 37(39): p. 13744-54.

171. Malmendal, A., et al., Structural dynamics in the C-terminal domain of calmodulin at low calcium levels. J Mol Biol, 1999a. 293(4): p. 883-99.

172. Akke, M., et al., Effects of ion binding on the backbone dynamics of calbindin D9k determined by 15N NMR relaxation. Biochemistry, 1993. 32(37): p. 983244.

173. Maler, L., et al., Site-site communication in the EF-hand Ca2+-binding protein calbindin D9k. Nat Struct Biol, 2000. 7(3): p. 245-50.

174. Herzberg, O. and M.N. James, Refined crystal structure of troponin C from turkey skeletal muscle at 2.0 A resolution. J Mol Biol, 1988. 203(3): p. 761-79.

175. Babu, Y.S., et al., Three-dimensional structure of calmodulin. Nature, 1985. 315(6014): p. 37-40.

176. Sorensen, B.R. and M.A. Shea, Interactions between domains of apo calmodulin alter calcium binding and stability. Biochemistry, 1998. 37(12): p. 4244-53.

177. Vassylyev, D.G., et al., Crystal structure of troponin C in complex with troponin I fragment at 2.3-A resolution. Proc Natl Acad Sci U S A, 1998. 95(9): p. 4847-52.

178. Schutt, C., Protein structure. Hands on the calcium switch. Nature, 1985. 315(6014): p. 15.

179. Ames, J.B., et al., Structure and calcium-binding properties of Frq1, a novel calcium sensor in the yeast Saccharomyces cerevisiae. Biochemistry, 2000. 39(40): p. 12149-61.

180. Ames, J.B., et al., Three-dimensional structure of guanylyl cyclase activating protein-2, a calcium-sensitive modulator of photoreceptor guanylyl cyclases. J Biol Chem, 1999. 274(27): p. 19329-37.

181. Cook, W.J., et al., Structure of a sarcoplasmic calcium-binding protein from amphioxus refined at 2.4 A resolution. J Mol Biol, 1993. 229(2): p. 461-71.

182. Rabah, G., et al., Solution structure and internal dynamics of NSCP, a compact calcium-binding protein. FEBS J, 2005. 272(8): p. 2022-36.

183. Vijay-Kumar, S. and W.J. Cook, Structure of a sarcoplasmic calcium-binding protein from Nereis diversicolor refined at 2.0 A resolution. J Mol Biol, 1992. 224(2): p. 413-26.

184. Kojetin, D.J., et al., Structure, binding interface and hydrophobic transitions of Ca2+-loaded calbindin-D(28K). Nat Struct Mol Biol, 2006. 13(7): p. 641-7.

185. Brunet, S., et al., Modulation of CaV1.2 channels by Mg2+ acting at an EF-hand motif in the COOH-terminal domain. J Gen Physiol, 2005. 126(4): p. 311-23.

186. Babini, E., et al., Principal component analysis of the conformational freedom within the EF-hand superfamily. J Proteome Res, 2005. 4(6): p. 1961-71.

187. Cox, J.A., et al., Remodeling of the AB site of rat parvalbumin and oncomodulin into a canonical EF-hand. Eur.J.Biochem., 1999. 264(3): p. 790-799.

188. Maki, M., et al., Structures, functions and molecular evolution of the penta-EF-hand Ca2+-bindingproteins. Biochim Biophys Acta, 2002. 1600(1-2): p. 51-60.

189. Blanchard, H., et al., Structure of a calpain Ca(2+)-binding domain reveals a novel EF-hand and Ca(2+)-induced conformational changes. Nat Struct Biol, 1997. 4(7): p. 532-8.

190. Lin, G.D., et al., Crystal structure of calcium bound domain VI of calpain at 1.9 A resolution and its role in enzyme assembly, regulation, and inhibitor binding. Nat Struct Biol, 1997. 4(7): p. 539-47.

191. Пермяков, Е.А., Металлсвязывающие белки: структура, свойства, функции. 2012, Москва: Научный мир.

192. Sekharudu, Y.C. and M. Sundaralingam, A structure-function relationship for the calcium affinities of regulatory proteins containing 'EF-hand' pairs. Protein Eng, 1988. 2(2): p. 139-46.

193

194

195

196

197

198

199

200

201

202

203

204

205

206

207

208

Kragelund, B.B., et al., Hydrophobic core substitutions in calbindin D9k: effects on Ca2+ binding and dissociation. Biochemistry, 1998. 37(25): p. 8926-37. Linse, S., et al., Electrostatic contributions to the binding of Ca2+ in calbindin D9k. Biochemistry, 1991a. 30(1): p. 154-62.

Cates, M.S., M.L. Teodoro, and G.N. Phillips, Jr., Molecular mechanisms of calcium and magnesium binding to parvalbumin. Biophys J, 2002. 82(3): p. 1133-46.

Martin, R.B., Bioinorganic chemistry of Mg2+, in Metal Ions in Biological Systems, H. Sigel and A. Sigel, Editors. 1990, Marcel Dekker Inc.: New York. p. 1-13.

Linse, S., A. Helmersson, and S. Forsen, Calcium binding to calmodulin and its globular domains. J Biol Chem, 1991b. 266(13): p. 8050-4. Hopkins, P.H., J. Gayden, and R. Gayden, Comparison of Ca2+ and Mg2+ binding to calmodulin. An enthalpy, entropy, and Gibbs free energy analysis. Journal of Solution Chemistry, 1989. 18: p. 743-757.

Potter, J.D., et al., The role of the Ca2+ and Mg2+ binding sites on troponin and other myofibrillar proteins in regulation of muscle contraction, in Calcium-Binding Proteins: Structure and Function, F.L.e.a. Siegel, Editor. 1980, Elsevier/ North Holland Publ.: Amsterdam and New York. p. 301-302. Permyakov, E.A., V.V. Yarmolenko, and A.A. Korystova, An evaluation of the Ca2+-binding constants of troponin-C by means of intrinsic protein fluorescence. Studia Biophysica, 1981b. 83: p. 63-70.

Potter, J.D. and J.D. Johnson, Troponin, in Calcium and cell function, W.Y. Cheung, Editor. 1982: New York. p. 145-173.

Gribenko, A.V. and G.I. Makhatadze, Oligomerization and divalent ion binding properties of the S100P protein: a Ca2+/Mg2+-switch model. J Mol Biol, 1998. 283(3): p. 679-94.

Henzl, M.T., J.D. Larson, and S. Agah, Influence of Monovalent Cation Identity on Parvalbumin Divalent Ion-Binding Properties. Biochemistry 2004c. 43: p. 2747-2763.

Henzl, M.T., R.C. Hapak, and E.A. Goodpasture, Introduction of a fifth carboxylate ligand heightens the affinity of the oncomodulin CD and EF sites for Ca2+. Biochemistry, 1996. 35(18): p. 5856-69.

Permyakov, S.E., et al., Effects of mutations in the calcium-binding sites of recoverin on its calcium affinity: evidence for successive filling of the calcium binding sites. Protein Eng, 2000a. 13(11): p. 783-90.

Cox, J.A., et al., Cation binding and conformational changes in VILIP and NCS-1, two neuron-specific calcium-binding proteins. J Biol Chem, 1994. 269(52): p. 32807-13.

Dudev, T. and C. Lim, Principles governing Mg, Ca, and Zn binding and selectivity in proteins. Chem Rev, 2003. 103(3): p. 773-88. Permyakov, E., Metalloproteomics. Wiley Series in Protein and Peptide Science, ed. V.N. Uversky. 2009b, Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. 786.

209. Dudev, T. and C. Lim, Competition among metal ions for protein binding sites: determinants of metal ion selectivity in proteins. Chem Rev, 2014. 114(1): p. 53856.

210. Ozawa, T., et al., How can Ca2+ selectively activate recoverin in the presence of Mg2+? Surface plasmon resonance and FT-IR spectroscopic studies. Biochemistry, 2000. 39(47): p. 14495-503.

211. Johnson, J.D., S.C. Charlton, and J.D. Potter, A fluorescence stopped flow analysis of Ca2+ exchange with troponin C. J Biol Chem, 1979. 254(9): p. 3497502.

212. Trigo-Gonzalez, G., et al., A comparative spectroscopic study of tryptophan probes engineered into high- and low-affinity domains of recombinant chicken troponin C. Biochemistry, 1992. 31(31): p. 7009-15.

213. Osawa, M., et al., Mg2+ and Ca2+ differentially regulate DNA binding and dimerization of DREAM. J Biol Chem, 2005. 280(18): p. 18008-14.

214. Christova, P., J.A. Cox, and C.T. Craescu, Ion-induced conformational and stability changes in Nereis sarcoplasmic calcium binding protein: evidence that the APO state is a molten globule. Proteins, 2000. 40(2): p. 177-84.

215. Precheur, B., et al., Nereis sarcoplasmic Ca2+-binding protein has a highly unstructured apo state which is switched to the native state upon binding of the first Ca2+ ion. FEBS Lett, 1996. 395(1): p. 89-94.

216. Theret, I., et al., Sequential calcium binding to the regulatory domain of calcium vector protein reveals functional asymmetry and a novel mode of structural rearrangement. Biochemistry, 2000. 39(27): p. 7920-6.

217. Aitio, H., et al., Characterization of apo and partially saturated states of calerythrin, an EF-hand protein from S. erythraea: a molten globule when deprived of Ca(2+). Protein Sci, 2001. 10(1): p. 74-82.

218. Li, M.X., et al., Properties of isolated recombinant N and C domains of chicken troponin C. Biochemistry, 1994. 33(4): p. 917-25.

219. Ingraham, R.H. and C.A. Swenson, Stability of the Ca2+-specific and Ca2+-Mg2+ domains of troponin C. Effect ofpH. Eur J Biochem, 1983. 132(1): p. 85-8.

220. Bairoch, A. and J.A. Cox, EF-hand motifs in inositol phospholipid-specific phospholipase C. FEBS Lett, 1990. 269(2): p. 454-6.

221. de Beer, T., et al., Structure and Asn-Pro-Phe binding pocket of the Eps15 homology domain. Science, 1998. 281(5381): p. 1357-60.

222. Smith, S.P. and G.S. Shaw, A change-in-hand mechanism for S100 signalling. Biochem Cell Biol, 1998. 76(2-3): p. 324-33.

223. Yap, K.L., et al., Diversity of conformational states and changes within the EF-hand protein superfamily. Proteins, 1999. 37(3): p. 499-507.

224. Colotti, G., et al., The W105G and W99G sorcin mutants demonstrate the role of the D helix in the Ca(2+)-dependent interaction with annexin VII and the cardiac ryanodine receptor. Biochemistry, 2006. 45(41): p. 12519-29.

225. Mella, M., et al., Information transfer in the penta-EF-handprotein sorcin does not operate via the canonical structural/functional pairing. A study with site-specific mutants. J Biol Chem, 2003. 278(27): p. 24921-8.

226

227

228

229

230

231

232

233

234

235

236

237

238

239

240

241

Ilari, A., et al., The crystal structure of the sorcin calcium binding domain provides a model of Ca2+-dependent processes in the full-length protein. J Mol Biol, 2002. 317(3): p. 447-58.

Malmendal, A., et al., Sequence and context dependence of EF-hand loop dynamics. An 15N relaxation study of a calcium-binding site mutant of calbindin D9k. Biochemistry, 1998a. 37(8): p. 2586-2595.

Malmendal, A., et al., When size is important. Accommodation of magnesium in a calcium binding regulatory domain. J Biol Chem, 1998b. 273(44): p. 289949001.

Ababou, A. and J.R. Desjarlais, Solvation energetics and conformational change in EF-hand proteins. Protein Sci, 2001. 10(2): p. 301-12.

Williams, T.C., et al., 1H NMR spectroscopic studies of calcium-binding proteins. 3. Solution conformations of rat apo-alpha-parvalbumin and metal-bound rat alpha-parvalbumin. Biochemistry, 1986b. 25(7): p. 1835-46. Focant, B. and J.F. Pechere, Contribution to the study of low molecular weight proteins in myogens of lower vertebrates. Arch Int Physiol Biochim, 1965. 73(2): p. 334-54.

Gosselin-rey, C. and C. Gerday, Parvalbumins from frog skeletal muscle (Rana temporaria L.). Isolation and characterization. Structural modifications associated with calcium binding. Biochim Biophys Acta, 1977. 492(1): p. 53-63. Hamoir, G., N. Gerardin-Otthiers, and B. Focant, Protein differentiation of the superfast swimbladder muscle of the toadfish Opsanus tau. J Mol Biol, 1980. 143(1): p. 155-60.

Lehky, P., et al., Isolation and characterization ofparvalbumins from the skeletal muscle of higher vertebrates. J Biol Chem, 1974. 249(13): p. 4332-4. Pechere, J.F., Isolation of a parvalbumin from rabbit muscle. C R Acad Sci Hebd Seances Acad Sci D, 1974. 278(20): p. 2577-9.

Blum, H.E., et al., Comparative properties of vertebrate parvalbumins. J.Biol.Chem., 1977. 252(9): p. 2834-2838.

Huriaux, F., P. Vandewalle, and B. Focant, Immunological study of muscle parvalbumin isotypes in three African catfish during development. Comp Biochem Physiol B Biochem Mol Biol, 2002. 132(3): p. 579-84. Jauregui-Adell, J. and J.F. Pechere, Parvalbumins from coelacanth muscle. III. Amino acid sequence of the major component. Biochim Biophys Acta, 1978. 536(1): p. 275-82.

Gerday, C., et al., Parvalbumin from lungfish (Protopterus dolloi). Biochimie, 1980. 61: p. 589-599.

Gerday, C., Soluble calcium-binding proteins from fish and invertebrate muscle. Mol Physiol 1982. 2: p. 63-87.

Gosselin-Rey, C., Fish parvalbumins: immunochemical reactivity and biological distribution., in Calcium Binding Proteins, W. Drabikowski, Editor. 1974, PSP: Warsaw. p. 697-701.

242

243

244

245

246

247

248

249

250

251

252

253

254

255

256

257

258

Laforet, C., et al., Parvalbumin in the cardiac muscle of normal and haemoglobin-myoglobin-free antarctic fish. J Muscle Res Cell Motil, 1991. 12(5): p. 472-8.

Le Peuch, C.J., J.G. Demaille, and J.F. Pechere, Radioelectrophoresis: a specific microassay for parvalbumins. Application to muscle biopsies from man and other vertebrates. Biochim Biophys Acta, 1978. 537(1): p. 153-9. Heizmann, C.W., M.W. Berchtold, and A.M. Rowlerson, Correlation of parvalbumin concentration with relaxation speed in mammalian muscles. Proc Natl Acad Sci U S A, 1982. 79(23): p. 7243-7.

Celio, M.R. and C.W. Heizmann, Calcium-binding protein parvalbumin as a neuronal marker. Nature, 1981. 293(5830): p. 300-2.

Heizmann, C.W., Parvalbumin in non-muscle cells., in Calcium and Calcium Binding Proteins., C. Gerday, L. Bolis, and R. Gilles, Editors. 1988, SpringerVerlag: Berlin. p. 93-101.

Endo, T., K. Takazawa, and T. Onaya, Parvalbumin exists in rat endocrine glands. Endocrinology, 1985. 117(2): p. 527-31.

de Lecea, L., J.A. del Rio, and E. Soriano, Developmental expression of parvalbumin mRNA in the cerebral cortex and hippocampus of the rat. Brain Res Mol Brain Res, 1995. 32(1): p. 1-13.

Toury, R., et al., Localization of the Ca(2+)-binding alpha-parvalbumin and its mRNA in epiphyseal plate cartilage and bone of growing rats. Bone, 1995. 17(2): p. 121-30.

Kerschbaum, H.H., S.K. Singh, and A. Hermann, Parvalbumin-immunoreactive material in the kidney of Xenopus laevis. Tissue Cell, 1994. 26(1): p. 75-81. Loffing, J., et al., Distribution of transcellular calcium and sodium transport pathways along mouse distal nephron. Am J Physiol Renal Physiol, 2001. 281(6): p. F1021-7.

Hapak, R.C., et al., Novel avian thymic parvalbumin displays high degree of sequence homology to oncomodulin. J Biol Chem, 1994a. 269(7): p. 5288-96. Kurimoto, T., et al., Neutrophils Express Oncomodulin and Promote Optic Nerve Regeneration. Journal of Neuroscience, 2013. 33: p. 14816-14824. Yang, D., et al., Expression of alpha and beta parvalbumin is differentially regulated in the rat organ of corti during development. J Neurobiol, 2004. 58(4): p. 479-92.

Henzl, M.T., et al., Oncomodulin is abundant in the organ of Corti. Hear Res, 1997. 106(1-2): p. 105-11.

MacManus, J.P., Occurrence of a low-molecular-weight calcium-binding protein in neoplastic liver. Cancer Res, 1979. 39(8): p. 3000-5.

Brewer, L.M. and J.P. MacManus, Localization and synthesis of the tumor protein oncomodulin in extraembryonic tissues of the fetal rat. Dev Biol, 1985. 112(1): p. 49-58.

Brewer, L.M. and J.P. MacManus, Detection of oncomodulin, an oncodevelopmental protein in human placenta and choriocarcinoma cell lines. Placenta, 1987. 8(4): p. 351-63.

259

260

261

262

263

264

265

266

267

268

269

270

271

272

273

274

MacManus, J.P., D.C. Watson, and M. Yaguchi, The complete amino acid sequence of oncomodulin--a parvalbumin-like calcium-binding protein from Morris hepatoma 5123tc. Eur J Biochem, 1983. 136(1): p. 9-17. MacManus, J.P., et al., Oncomodulin--a widely distributed, tumour-specific, calcium-binding protein. Oncodev Biol Med, 1982. 3(2-3): p. 79-90. Brewer, L.M., J.P. Durkin, and J.P. MacManus, Immunocytochemical detection of oncomodulin in tumor tissue. J Histochem Cytochem, 1984. 32(10): p. 1009-16. Hazama, M., et al., Different regulatory sequences are required for parvalbumin gene expression in skeletal muscles and neuronal cells of transgenic mice. Brain Res Mol Brain Res, 2002. 100(1-2): p. 53-66.

Castillo, M.B., et al., Production and analysis of transgenic mice with ectopic expression of parvalbumin. Arch Biochem Biophys, 1995. 317(1): p. 292-8. Van Do, T., et al., Expression and analysis of recombinant salmon parvalbumin, the major allergen in Atlantic salmon (Salmo salar). Scand J Immunol, 1999. 50(6): p. 619-25.

Castillo, M.B., et al., Ectopic expression of the calcium-binding protein parvalbumin in mouse liver endothelial cells. Hepatology, 1997. 25(5): p. 1154-9. Palmiter, R.D., et al., Dramatic growth of mice that develop from eggs microinjected with metallothionein-growth hormone fusion genes. Nature, 1982. 300(5893): p. 611-5.

Berchtold, M.W., H. Brinkmeier, and M. Muntener, Calcium ion in skeletal muscle: its crucial role for muscle function, plasticity, and disease. Physiol Rev, 2000. 80(3): p. 1215-65.

Muntener, M., et al., Increase of skeletal muscle relaxation speed by direct injection of parvalbumin cDNA. Proc Natl Acad Sci US A, 1995. 92(14): p. 6504-8.

Schwaller, B., The use of transgenic mouse models to reveal the functions of Ca2+ buffer proteins in excitable cells. Biochim Biophys Acta, 2012. 1820(8): p. 1294-303.

Schwaller, B., et al., Prolonged contraction-relaxation cycle of fast-twitch muscles in parvalbumin knockout mice. Am J Physiol, 1999. 276(2 Pt 1): p. C395-403.

Eggermann, E. and P. Jonas, How the 'slow' Ca(2+) buffer parvalbumin affects transmitter release in nanodomain-coupling regimes. Nat Neurosci, 2012. 15(1): p. 20-2.

Olinger, E., et al., Parvalbumin: calcium and magnesium buffering in the distal

nephron. Nephrol Dial Transplant, 2012. 27(11): p. 3988-94.

Smargiassi, M., et al., Chemical basis of prey recognition in thamnophiine

snakes: the unexpected new roles of parvalbumins. PLoS One, 2012. 7(6): p.

e39560.

Berchtold, M.W. and A.R. Means, The Ca2+-binding protein parvalbumin: molecular cloning and developmental regulation of mRNA abundance. Proc Natl Acad Sci U S A, 1985b. 82(5): p. 1414-8.

275

276

277

278

279

280

281

282

283

284

285

286

287

288

289

290

291

Annoh, H., et al., Immunohistochemical investigations of parvalbumin localization in the skeletal muscle fibers of rats. Okajimas Folia Anat Jpn, 1995. 72(4): p. 221-6.