Терминация трансляции у эукариот с вариантными генетическими кодами: узнавание стоп-кодонов фактором терминации трансляции eRF1 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.03, кандидат биологических наук Лекомцев, Сергей Александрович

• Лекомцев, Сергей Александрович
• кандидат биологических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Лекомцев, Сергей Александрович

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Терминация трансляции

1.1.1. Факторы терминации 1 -го класса

1.1.2. Факторы терминации 2-го класса

1.2. Вариантные генетические коды

1.2.1. Митохондрии

1.2.2. Прокариоты

1.2.3. Эукариоты

1.2.4. Кодирование селеноцистеина и пирролизина

1.3. Гипотезы о причинах возникновения вариантных генетических кодов

1.3.1. Гипотеза исчезновения кодона

1.3.2. Гипотеза минимизации генома

1.3.3. Гипотеза «неопределенного интермедиата»

1.3.4. Гипотеза точечного мутагенеза еКБ

1.4. Эволюция генетического кода

Глава 2.МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Материалы

2.1.1. Штаммы бактерий и плазмиды 5 О

2.1.2. Среды

2.1.3. Реактивы

2.1.4. Ферменты

2.1.5. Олигонуклеотиды

2.2. Методы исследований

2.2.1. Выделение плазмидной ДНК из Е.соИ

2.2.2. Электрофорез ДНК в агарозном геле

2.2.3. Расщепление ДНК эндонуклеазами рестрикции и реакция лигирования ДНК

2.2.4. Трансформация Е. coli плазмидной ДНК

2.2.5. Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

2.2.6. Сайт-направленный мутагенез методом "мегапраймера"

2.2.7. Метод мегапраймерной ПЦР со сменой матрицы

2.2.8. Амплификация N-концевых частей гена eRFl

Euplotes aediculatus и Stylonychia mytilus

2.2.9. Конструирование генов химерных eRFl

2.2.10. Синтез и выделение белков

2.2.11. Электрофорез белков в денатурирующем 12% ПААГ

2.2.12. Определение активности eRFl

2.2.13. Культура клеток и трансфекция

2.2.14. Измерение активности люциферазы и ß-галактозидазы

2.2.15. Определение уровня "сквозного прочтения" (readthrough)

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Измерение in vitro RF-активности химерных eRFl стилонихия/человек

3.2. Определение влияния химерных eRFl стилонихия/человек на уровень сквозного прочтения в клетках человека

3.3. Измерение in vitro RF-активности мутантных eRFl парамеция/человек

3.4. Определение влияния химерных eRFl эуплота/человек на уровень сквозного прочтения в клетках человека

Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1. Методы определения специфичности декодирования eRF

4.2. Специфичность узнавания стоп-кодонов в ресничных определяется N-концевым доменом eRFl

4.3. В ресничных Stylonychia и Paramecium UGA-специфичность достигается за счет различных аминокислотных остатков N-концевого домена eRFl

4.4. Два участка последовательности eRFl эуплоты, препятствующие декодированию кодона UGA

4.5. Аминокислотные остатки eRFl, определяющие специфичность узнавания стоп-кодонов различны в ресничных Stylonychia, Paramecium и Euplotes

4.6. Возникновение вариантного генетического кода в ресничных: гипотеза мутагенеза eRF

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Терминация трансляции у эукариот с вариантными генетическими кодами: узнавание стоп-кодонов фактором терминации трансляции eRF1»

Генетический код состоит из 64 кодонов. В организмах, использующих универсальный генетический код, для кодирования 20 природных аминокислот используется 61 смысловой или значащий кодон, а три код она - UAA, UAG и UGA, названные стоп, нонсенс или терминирующими, служат для остановки белкового синтеза. В организмах, использующих вариантные, неуниверсальные или альтернативные генетические коды, изменены значения некоторых кодонов. Отклонения от универсального кода приводят к изменению смысла кодирования значащих (sense) кодонов или к использованию стоп-кодонов для кодирования определенных аминокислотных остатков.

На ранних этапах изучения проблемы передачи информации полагали, что генетический код универсален для всех царств живой природы и, возникнув один раз на заре эволюции, код уже не изменялся до настоящего времени. Считали, что изменения в генетическом коде невозможны, так как любые из них будут летальными. Но затем были найдены нестандартные (неканонические, альтернативные) версии кода в митохондриях. После этого открытия вариантные коды обнаружили в простейших ресничных (Ciliophora), относящихся к эукариотам, в микоплазме (прокариоты), в некоторых дипломонадах (Diplomonadida), в одном из родов дрожжей Candida и в зеленых водорослях Acetabularia (Soll and RajBhandary, 2006). Во всех вариантах нестандартных кодов (кроме дрожжей Candida) использовались стоп-кодоны для кодирования аминокислот. Более того, стоп-кодоны UGA и UAG могут кодировать селеноцистеин (21-я аминокислота) и пирролизин (22-я аминокислота) соответственно в организмах как с универсальным, так и с вариантным генетическим кодом (Нао et al., 2002).

В универсальном коде стоп-кодоны UAA, UAG и UGA используются для терминации трансляции и узнаются факторами терминации 1-го класса, которые затем индуцируют гидролиз пептидил-тРНК в рибосоме. В прокариотах два фактора терминации 1-го класса, RF1 и RF2, узнают

UAG/UAA и UGA/UAA соответственно, а в эукариотах фактор eRFl узнает все три стоп-кодона (Kisselev et al., 2003). Функционально eRFl сходны с тРНК, т.к. декодируют стоп-кодон в малой субъединице рибосомы и активируют пептидилтрасферазный центр в большой субъединице (Kisselev and Buckingham, 2000). За узнавание стоп-кодонов ответствен N-концевой домен eRFl (Bertram et al., 2000; Chavatte et al., 2002; Frolova et al., 2002; Seit-Nebi et al., 2002; Kolosov et al., 2005). Факторы терминации 2-го класса, RF3 и eRF3, представляют собой eRFl-зависимые (для eRF3) и рибосомо-зависимые GTP-азы, которые стимулируют активность факторов 1-го класса (Frolova et al., 1996; Zavialov et al., 2001; Alkalaeva et al., 2006) и выход RF1/RF2 из рибосом.

Во многих вариантах альтернативного кода происходит изменение смысла стоп-кодонов. "Переосмысленные" стоп-кодоны больше не используются для терминации трансляции, а кодируют аминокислотный остаток. Для этого необходимо присутствие тРНК, которая может узнавать стоп-кодон, что возможно, если антикодон тРНК мутирует. В свою очередь, фактор терминации 1-го класса должен потерять способность узнавать такой "переосмысленный" стоп-кодон или иметь к нему низкое сродство, позволяя соответствующей тРНК декодировать этот стоп-кодон. Общепринято, что ресничные произошли от организмов с универсальным кодом, поэтому в первичной структуре eRFl ресничных должны существовать аминокислотные остатки, ответственные за изменение специфичности декодирования стоп-кодонов.

Одной из наиболее широко представленных групп организмов с вариантным генетическим кодом у эукариот являются ресничные инфузории. В этой группе организмов встречаются различные виды вариантных кодов. Например, в ресничных Euplotes кодон UGA кодирует цистеин (Meyer et al., 1991), а в ресничном Blepharisma - триптофан (Lozupone et al., 2001). В ресничных Stylonychia и Paramecium кодоны UAA и UAG используются для кодирования глутамина и только UGA служит для терминации биосинтеза белка (Caron and Meyer, 1985; Helftenbein, 1985).

Молекулярные механизмы декодирования стоп-кодонов у организмов с универсальным генетическим кодом изучены недостаточно, а у организмов с вариантным генетическим кодом - вообще не изучены. В организмах с вариантным генетическим кодоном об узнавании стоп-кодонов известно очень мало. Почти ничего неизвестно об аминокислотных остатках фактора eRFl ресничных, ответственных за специфичность узнавания стоп-кодонов. Неизвестны также пути возникновения вариантных кодов у ресничных: что возникло раньше - переосмысление стоп-кодона (ов) в значащий (значащие) или изменение специфичности декодирования eRFl? Изучение декодирующих свойств eRFl ресничных инфузорий является не только актуальным, но и позволит приблизиться к пониманию возможных путей возникновения вариантных генетических кодов у ресничных.

Основная цель работы состояла в идентификации участков N-концевого домена eRFl ресничных, относящихся к разным вариантным кодам, которые определяют декодирующие свойства этих белков. В рамках поставленной цели сформулированы следующие задачи: 1) экспериментально показать, что N-концевые домены eRFl ресничных, подобно N-концевым доменам eRFl со стандартным кодом, целиком определяют декодирующие свойства исследуемых факторов; 2) получить химерные конструкции, сочетающие различные участки N-домена eRFl ресничных и человека; 3) выделить, очистить и охарактеризовать функциональную активность полученных химерных форм eRFl;"4) получить генно-инженерные конструкции химерных eRFl для экспрессии in vivo в клетках человека; 5) охарактеризовать влияние химерных eRFl на уровень сквозного прочтения (readthrough) в отношении 3-х стоп-кодонов в клетках человека.

В этой работе исследовали декодирующие свойства eRFl трех ресничных инфузорий: Euplotes aediculatus, Stylonychia mytilus и Paramecium tetraurelia. Ha эволюционном древе ресничные и млекопитающие находятся далеко друг от друга, поэтому существует большая вероятность неэффективного связывания eRFl ресничных с рибосомой млекопитающих. Для преодоления этой трудности мы сконструировали химерные белки, состоящие из N-домена eRFl Euplotes или Stylonychia и МС-домена eRFl человека. Рибосомы млекопитающих способны связывать МС-домен eRFl человека в отсутствие N-домена (Дубовая и др., 2006). Ранее, с использованием "химерного" подхода показано, что узнавание стоп-кодонов определяется N-доменом eRFl эуплоты (Chavarte et al., 2003b; Salas-Marco et al., 2006). В случае с Paramecium, в eRFl человека вводили мутации в соответствии с аминокислотной последовательностью eRFl парамеции. Для определения специфичности химерных и мутантных eRFl использовали две тест-системы: in vitro и in vivo. In vitro измеряли RF-активность (Release Factor activity) eRFl в отношении трех стоп-кодонов (Frolova et al., 1994). In vivo в культуре клеток человека характеризовали влияние исследуемых eRFl на сквозное прочтение стоп-кодона (readthrough) с использованием двойной репортерной системы (Bidou et al., 2000). Обе системы подходят для сравнения ответа исследуемых eRFl на разные стоп-кодоны.

В работе впервые создан набор генно-инженерных конструкций eRFl для двух родов ресничных инфузорий, в которых N-домен eRFl ресничных соединен с МС-доменом человека, что позволило тестировать функциональную активность полученных химер на рибосомах млекопитающих. Благодаря разработанному методологическому подходу, впервые установлены участки N-концевого домена eRFl стилонихии и эуплоты, ответственные за их вариантные декодирующие свойства. Методом точечного мутагенеза впервые установлены два участка в N-концевом домене eRFl парамеции, определяющие UGA-специфичность. Практическая ценность полученных результатов состоит в том, что найдено несколько способов изменения декодирующих свойств eRFl (например, превращение омнипотентного eRFl человека в eRFl, узнающий только стоп-кодон UGA), что открывает новые перспективы исправления наследственных дефектов геномов путем считывания нонсенс мутаций как смысловых, используя in vivo eRFl с направленно измененными декодирующими свойствами ("трансляционная терапия").

Заключение диссертации по теме «Молекулярная биология», Лекомцев, Сергей Александрович

выводы

1. В инфузориях Stylonychia и Euplotes специфичность узнавания in vivo стоп-код онов фактором терминации трансляции 1-го класса eRFl определяется N-доменами eRFl соответствующего организма.

2. Методом молекулярных химер установлено, что дипептид QF (положения 122-123) в основном определяет in vivo UGA-специфичность eRFl Stylonychia. Аминокислотные остатки Ml24 и F126 eRFl Stylonychia также важны для узнавания UGA.

3. Методом молекулярных химер установлено, что в eRFl Euplotes UAR-специфичность зависит от пептидных фрагментов, локализованных в положениях 38-50 и 123-145 N-домена.

4. Из полученных результатов следует, что инфузории с одинаковым вариантным кодом {Stylonychia и Paramecium) используют разные структурные элементы, определяющие их UGA-специфичность, что свидетельствует о независимых путях их молекулярной эволюции.

5. Полученные экспериментальные данные согласуются с гипотезой о возникновении вариантных кодов в результате эволюции древних организмов с универсальным кодом.

БЛАГОДАРНОСТИ

Я выражаю глубокую благодарность и искреннюю признательность Льву Львовичу Киселеву, за постоянное внимание к работе, моральную и интеллектуальную поддержку и Людмиле Юрьевне Фроловой за неоценимую помощь в проведении экспериментальной работы, конструктивную критику и плодотворное обсуждение полученных результатов.

Искренне признателен Петру Колосову за создание теоретических и экспериментальных основ без которых была бы невозможна эта работа.

Я благодарю Елену Алкалаеву за мудрые советы и помощь в экспериментальной части работы, Алену Иванову за конструктивную критику и помощь в написании гранта.

Я благодарю всех сотрудников нашей лаборатории, словом и делом помогавших проведению работы: Зиновьеву Ольгу Леонидовну, Сенченко Веру Николаевну, Дубовую Веру Ивановну, Машкову Тамару Дмитриевну, Нину Опарину, Екатерину Анедченко, Бориса Елисеева, Артема Кононенко, Елену Узлову, Анну Кудрявцеву, Юрия Мазура, Алексея Дмитриева и Григория Краснова.

Отдельная благодарность в адрес Андрея Борисовича Полтарауса, Софьи Малахо, Татьяны Родионовы и Василия Пехова за проведение секвенирования всех образцов ДНК.

Я благодарен Жан-Пьеру Руссе за поддержку и возможность эффективно работать в лаборатории Génétique Moléculaire de la Traduction (GMT), Лоре Биду за помощь в "клеточной" части работы, а также всему коллективу лаборатории GMT за дружественную атмосферу и плодотворное обсуждение полученных результатов.

4.7. Заключение

Рассматривая в совокупности все полученные данные, можно придти к некоторым общим заключениям, касающимся взаимоотношений структуры и функции факторов терминации трансляции 1-го класса эукариот с вариантными генетическими кодами.

Безусловно, N-концевой домен eRFl отвечает за специфичность узнавания стоп-кодонов у ресничных Stylonychia, Paramecium и Euplotes, как и у организмов с универсальным генетическим кодом. Этот вывод согласуется с последними результатами исследований, полученными с помощью других подходов (сравнение первичных структур, опыты по химической сшивке и др). Тем не менее, неизвестно, можно ли применить "правило М-домена" ко всем представителям ресничных так как в настоящее время существуют противоречивые данные по этому вопросу.

Аминокислотные остатки, важные для специфичности узнавания стоп-кодонов, различны у еШЧ ресничных, исследованных в этой работе. Следует отметить, что аминокислотные остатки, важные для одной и той же специфичности у организмов стилонихия и парамеция, совершенно разные по природе и локализованы в разных частях ^домена. По-видимому, эволюционирование генетического кода в стилонихии и парамеции происходило независимо.

В ресничной инфузории ЕирШей для установления иАЯ-специфичности еШЧ необходимо значительно большее количество аминокислотных остатков, чем для 1ЮА-специфичности в ею7! парамеции и стилонихии. Возможно, это связано с фундаментальными различиями в узнавании разных стоп-кодонов фактором е!Ш.

Для того чтобы достичь решающего прорыва в расшифровке молекулярного механизма терминации трансляции, необходимо установить трехмерную структуру различных химерных еШ^Т, описанных в этой работе. Кроме того, целесообразно расширить список еШ^Т с разными декодирующими свойствами и разной первичной структурой. Безусловно, в будущем существенную роль должен сыграть рентгеноструктурный анализ высокого разрешения комплексов эукариотических рибосом с еШ7! и мРНК.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Лекомцев, Сергей Александрович, 2007 год

1. Alkalaeva E.Z., Pisarev A.V., Frolova L.Y., Kisselev L.L., and Pestova T.V. 2006. In vitro reconstitution of eukaryotic translation reveals cooperativity between release factors eRFl and eRF3. Cell 125,1125-1136.

2. Allmang C., and Krol A. 2006. Selenoprotein synthesis: UGA does not end the story. Biochimie 88,1561-1571.

3. Ambrogelly A., Palioura S., and Soil D. 2007. Natural expansion of the genetic code. Nat Chem Biol 3, 29-35.

4. Andersson S.G., and Kurland C.G. 1995. Genomic evolution drives the evolution of the translation system. Biochem Cell Biol 73, 775-787.

5. Andersson S.G., and Kurland C.G. 1998. Reductive evolution of resident genomes. Trends Microbiol 6,263-268.

6. Askarian-Amiri M.E., Pel H.J., Guevremont D., McCaughan K.K., Poole E.S., Sumpter V.G.,' and Tate W.P. 2000. Functional characterization of yeast mitochondrial release factor 1 .J Biol Chem 275, 17241-17248.

7. Beier H., and Grimm M. 2001. Misreading of termination codons in eukaryotes by natural nonsense suppressor tRNAs. Nucleic Acids Res 29,4767-4782.

8. Bertram G., Bell H.A., Ritchie D.W., Fullerton G., and Stansfield I. 2000. Terminating eukaryote translation: domain 1 of release factor eRFl functions in stop codon recognition. RNA 6,1236-1247.

9. Bidou L., Hatin I., Perez N., Allamand V., Panthier J.J., and Rousset J.P. 2004. Premature stop codons involved in muscular dystrophies show a broad spectrum of readthrough efficiencies in response to gentamicin treatment. Gene Ther 11, 619-627.

10. Bidou L., Stahl G., Hatin I., Namy O., Rousset J.P., and Farabaugh P.J. 2000. Nonsense-mediated decay mutants do not affect programmed -1 frameshifting. RNA 6,952-961.

11. Birnboim H.C. 1983. A rapid alkaline extraction method for the isolation of plasmid DNA. Methods Enzymol 100, 243-255.

12. Brinkmann U., Mattes R.E., and Buckel P. 1989. High-level expression of recombinant genes in Escherichia coli is dependent on the availability of the dnaY gene product. Gene 85,109-114.

13. Caron F., and Meyer E. 1985. Does Paramecium primaurelia use a different genetic code in its macronucleus? Nature 314,185-188.

14. Caskey C.T., Beaudet A.L., and Tate W.P. 1974. Mammalian release factor; in vitro assay and purification. Methods Enzymol 30,293-303.

15. Cassan M., Delaunay N., Vaquero C., and Rousset J.P. 1994. Translational frameshifting at the gag-pol junction of human immunodeficiency virus type 1 is not increased in infected T-lymphoid cells. J Virol 68,1501-1508.

16. Chapman B., and Brown C. 2004. Translation termination in Arabidopsis thaliana: characterisation of three versions of release factor 1. Gene 341, 219225.

17. Chauvin C., Salhi S., Le Goff C., Viranaicken W., Diop D., and Jean-Jean O. 2005. Involvement of human release factors eRF3a and eRF3b in translation termination and regulation of the termination complex formation. Mol Cell Biol 25, 5801-5811.

18. Chavatte L., Frolova L., Kisselev L., and Favre A. 2001. The polypeptide chain release factor eRFl specifically contacts the s(4)UGA stop codon located in the A site of eukaryotic ribosomes. Eur JBiochem 268,2896-2904.

19. Chavatte L., Frolova L., Laugaa P., Kisselev L., and Favre A. 2003a. Stop codons and UGG promote efficient binding of the polypeptide release factor eRFl to the ribosomal A site. J Mol Biol 331,745-758.

20. Chavatte L., Kervestin S., Favre A., and Jean-Jean O. 2003b. Stop codon selection in eukaryotic translation termination: comparison of thediscriminating potential between human and ciliate eRFls. Embo J 22, 16441653.

21. Chavatte L., Seit-Nebi A., Dubovaya V., and Favre A. 2002. The invariant uridine of stop codons contacts the conserved NIKSR loop of human eRFl in the ribosome. Embo J21, 5302-5311.

22. Cohen J., and Adoutte A. 1995. Why does the genetic code deviate so easily in ciliates? Biol Cell 85,105-108.

23. Dontsova M., Frolova L., Vassilieva J., Piendl W., Kisselev L., and Garber M. 2000. Translation termination factor aRFl from the archaeon Methanococcus jannaschii is active with eukaryotic ribosomes. FEBSLett 472,213-216.

24. Doronina V.A., and Brown J.D. 2006. Неканоническое декодирование стоп-кодонов у эукариот. Молекулярная биология 40, 731-741.

25. Eisen J.A., Coyne R.S., Wu M., Wu D., Thiagarajan M., Wortman J.R., Badger J.H., Ren Q., Amedeo P., Jones K.M., et al. 2006. Macronuclear genome sequence of the ciliate Tetrahymena thermophila, a model eukaryote. PLoS Biol 4, e286.

26. Freistroffer D.V., Kwiatkowski M., Buckingham R.H., and Ehrenberg M. 2000. The accuracy of codon recognition by polypeptide release factors. Proc Natl Acad Sci USA 97,2046-2051.

27. Frolova L., Le Goff X., Zhouravleva G., Davydova E., Philippe M., and Kisselev L. 1996. Eukaryotic polypeptide chain release factor eRF3 is an eRFl- and ribosome-dependent guanosine triphosphatase. RNA 2, 334-341.

28. Frolova L, Seit-Nebi A, and Kisselev L. 2002. Highly conserved NIKS tetrapeptide is functionally essential in eukaryotic translation termination factor eRFl. RNA 8, 129-136.

29. Frolova L.Y, Merkulova T.I, and Kisselev L.L. 2000. Translation termination in eukaryotes: polypeptide release factor eRFl is composed of functionally and structurally distinct domains. RNA 6,381-390.

30. Giege R, Sissler M, and Florentz C. 1998. Universal rules and idiosyncratic features in tRNA identity. Nucleic Acids Res 26, 5017-5035.

31. Gomes A.C, Costa T, Carreto L, and Santos M.A. 2006. Молекулярный механизм эволюционных изменений генетического кода. Молекулярная биология 40, 634-639.

32. Grimm М, Brunen-Nieweler С, Junker V, Heckmann К, and Beier Н. 1998. The hypotrichous ciliate Euplotes octocarinatus has only one type of tRNACys with GCA anticodon encoded on a single macronuclear DNA molecule. Nucleic Acids Res 26,4557-4565.

33. Hanyu N, Kuchino Y, Nishimura S, and Beier H. 1986. Dramatic events in ciliate evolution: alteration of UAA and UAG termination codons to glutamine codons due to anticodon mutations in two Tetrahymena tRNAs. Embo J 5, 1307-1311.

34. Hao B., Gong W., Ferguson T.K., James C.M., Krzycki J.A., and Chan M.K. 2002. A new UAG-encoded residue in the structure of a methanogen methyltransferase. Science 296,1462-1466.

35. Hauryliuk V., Zavialov A., Kisselev L., and Ehrenberg M. 2006. Class-1 release factor eRFl promotes GTP binding by class-2 release factor eRF3. Biochimie 88, 747-757.

36. Helftenbein E. 1985. Nucleotide sequence of a macronuclear DNA molecule coding for alpha-tubulin from the ciliate Stylonychia lemnae. Special codon usage: TAA is not a translation termination codon. Nucleic Acids Res 13, 415433.

37. Hoffman D.C., Anderson R.C., DuBois M.L., and Prescott D.M. 1995. Macronuclear gene-sized molecules of hypotrichs. Nucleic Acids Res 23,12791283.

38. Inagaki Y., Bessho Y., Hori H., and Osawa S. 1996. Cloning of the Mycoplasma capricolum gene encoding peptide-chain release factor. Gene 169,101-103.

39. Inagaki Y., Bessho Y., and Osawa S. 1993. Lack of peptide-release activity responding to codon UGA in Mycoplasma capricolum. Nucleic Acids Res 21, 1335-1338.

40. Inagaki Y., Blouin С., Doolittle W.F., and Roger A.J. 2002. Convergence and constraint in eukaryotic release factor 1 (eRFl) domain 1: the evolution of stop codon specificity. Nucleic Acids Res 30, 532-544.

41. Inagaki Y., and Doolittle W.F. 2001. Class I release factors in ciliates with variant genetic codes. Nucleic Acids Res 29,921-927.

42. Inge-Vechtomov S., Zhouravleva G., and Philippe M. 2003. Eukaryotic release factors (eRFs) history. Biol Cell 95,195-209.

43. Ito K., Uno M., and Nakamura Y. 2000. A tripeptide 'anticodon' deciphers stop codons in messenger RNA. Nature 403, 680-684.

44. Jukes Т.Н., and Osawa S. 1990. The genetic code in mitochondria and chloroplasts. Experientia 46,1117-1126.

45. Keeling P.J., and Doolittle W.F. 1996. A non-canonical genetic code in an early diverging eukaryotic lineage. EmboJ 15,2285-2290.

46. Keeling P.J., and Leander B.S. 2003. Characterisation of a non-canonical genetic code in the oxymonad Streblomastix strix. J Mol Biol 326,1337-1349.

47. Kervestin S., Frolova L., Kisselev L., and Jean-Jean O. 2001. Stop codon recognition in ciliates: Euplotes release factor does not respond to reassigned UGA codon. EMBO Rep 2, 680-684.

48. Kervestin S., Gamier O.A., Karamyshev A.L., Ito K., Nakamura Y., Meyer E., and Jean-Jean O. 2002. Isolation and expression of two genes encodingeukaryotic release factor 1 from Paramecium tetraurelia. J Eukaryot Microbiol 49,374-382.

49. Kim O.T., Yura K., Go N., and Harumoto T. 2005. Newly sequenced eRFls from ciliates: the diversity of stop codon usage and the molecular surfaces that are important for stop codon interactions. Gene 346,277-286.

50. Kisselev L., Ehrenberg M., and Frolova L. 2003. Termination of translation: interplay of mRNA, rRNAs and release factors? Embo J22,175-182.

51. Kisselev L.L., and Buckingham R.H. 2000. Translational termination comes of age. Trends Biochem Sci 25, 561-566.

52. Klaholz B.P., Pape Т., Zavialov A.V., Myasnikov A.G., Orlova E.V., Vestergaard В., Ehrenberg M., and van Heel M. 2003. Structure of the Escherichia coli ribosomal termination complex with release factor 2. Nature 421, 90-94.

53. Knight R.D., Freeland S.J., and Landweber L.F. 2001. Rewiring the keyboard: evolvability of the genetic code. Nat Rev Genet 2,49-58.

54. Kolosov P., Frolova L., Seit-Nebi A., Dubovaya V., Kononenko A., Oparina N., Justesen J., Efimov A., and Kisselev L. 2005. Invariant amino acids essential for decoding function of polypeptide release factor eRFl. Nucleic Acids Res 33, 6418-6425.

55. Kong C., Ito K., Walsh M.A., Wada M., Liu Y., Kumar S., Barford D., Nakamura Y., and Song H. 2004. Crystal structure and functional analysis of the eukaryotic class II release factor eRF3 from S. pombe. Mol Cell 14, 233245.

56. Kononenko A.V., Mitkevich V.A., Dubovaya V.I., Kolosov P.M., Makarov A.A., and Kisselev L.L. 2007. Role of the individual domains of translation termination factor eRFl in GTP binding to eRF3. Proteins, в печати.

57. Kushnirov V.V., Ter-Avanesyan M.D., Didichenko S.A., Smirnov V.N., Chernoff Y.O., Derkach I.L., Novikova O.N., Inge-Vechtomov S.G., Neistat M.A., and Tolstorukov, II. 1990. Divergence and conservation of SUP2

58. SUP35) gene of yeast Pichia pinus and Saccharomyces cerevisiae. Yeast 6, 461-472.

59. Kushnirov V.V, Ter-Avanesyan M.D, Telckov M.V, Surguchov A.P, Smirnov V.N, and Inge-Vechtomov S.G. 1988. Nucleotide sequence of the SUP2 (SUP35) gene of Saccharomyces cerevisiae. Gene 66,45-54.

60. Le Goff X, Philippe M, and Jean-Jean 0. 1997. Overexpression of human release factor 1 alone has an antisuppressor effect in human cells. Mol Cell Biol 17,3164-3172.

61. Lee C.C, Timms K.M, Trotman C.N, and Tate W.P. 1987. Isolation of a rat mitochondrial release factor. Accommodation of the changed genetic code for termination. J Biol Chem 262,3548-3552.

62. Liang A, Brunen-Nieweler C, Muramatsu T, Kuchino Y, Beier H, and Heckmann K. 2001. The ciliate Euplotes octocarinatus expresses two polypeptide release factors of the type eRFl. Gene 262, 161-168.

63. Liang H, Wong J.Y, Bao Q, Cavalcanti A.R, and Landweber L.F. 2005. Decoding the decoding region: analysis of eukaryotic release factor (eRFl) stop codon-binding residues. JMolEvol 60, 337-344.

64. Liu J.J, Sondheimer N, and Lindquist S.L. 2002. Changes in the middle region of Sup35 profoundly alter the nature of epigenetic inheritance for the yeast prion PSI+. Proc Natl Acad Sci USA 99,16446-16453.

65. Lozupone C.A, Knight R.D, and Landweber L.F. 2001. The molecular basis of nuclear genetic code change in ciliates. Curr Biol 11, 65-74.

66. Ma B, and Nussinov R. 2004. Release factors eRFl and RF2: a universal mechanism controls the large conformational changes. J Biol Chem 279, 53875-53885.

67. Mandel M, and Higa A. 1970. Calcium-dependent bacteriophage DNA infection. J Mol Biol 53,159-162.

68. Meyer F, Schmidt H.J, Plumper E, Hasilik A, Mersmann G, Meyer H.E, Engstrom A, and Heckmann K. 1991. UGA is translated as cysteine inpheromone 3 of Euplotes octocarinatus. Proc Natl Acad Sci USA 88, 37583761.

69. Mikuni 0., Ito K., Moffat J., Matsumura K., McCaughan K., Nobukuni T., Tate W., and Nakamura Y. 1994. Identification of the prfC gene, which encodes peptide-chain-release factor 3 of Escherichia coli. Proc Natl Acad Sci USA 91, 5798-5802.

70. Miranda I., Silva R., and Santos M.A. 2006. Evolution of the genetic code in yeasts. Yeast 23,203-213.

71. Mora L., Heurgue-Hamard V., Champ S., Ehrenberg M., Kisselev L.L., and Buckingham R.H. 2003. The essential role of the invariant GGQ motif in the function and stability in vivo of bacterial release factors RF1 and RF2. Mol Microbiol 47, 267-275.

72. Muramatsu T., Heckmann K., Kitanaka C., and Kuchino Y. 2001. Molecular mechanism of stop codon recognition by eRFl: a wobble hypothesis for peptide anticodons. FEBS Lett 488,105-109.

73. Nakamura Y., and Ito K. 1998. How protein reads the stop codon and terminates translation. Genes Cells 3,265-278.

74. Nakamura Y., and Ito K. 2003. Making sense of mimic in translation termination. Trends Biochem Sci 28,99-105.

75. Nakamura Y., Ito K., and Ehrenberg M. 2000. Mimicry grasps reality in translation termination. Cell 101,349-352.

76. Nakamura Y., Ito K., and Isaksson L.A. 1996. Emerging understanding of translation termination. Cell 87,147-150.

77. Nguyen V.T., Morange M., and Bensaude O. 1988. Firefly luciferase luminescence assays using scintillation counters for quantitation in transfected mammalian cells. Anal Biochem 171,404-408.

78. Nissen P., Kjeldgaard M., Thirup S., Polekhina G., Reshetnikova L., Clark B.F., and Nyborg J. 1995. Crystal structure of the ternary complex of Phe-tRNAPhe, EF-Tu, and a GTP analog. Science 270,1464-1472.

79. Osawa S., and Jukes T.H. 1995. On codon reassignment. JMol Evol 41, 247249.

80. Paushkin S.V., Kushnirov V.V., Smirnov V.N., and Ter-Avanesyan M.D.1996. Propagation of the yeast prion-like psi+. determinant is mediated by oligomerization of the SUP35-encoded polypeptide chain release factor. Embo /15,3127-3134.

81. Paushkin S.V., Kushnirov V.V., Smirnov V.N., and Ter-Avanesyan M.D.1997. Interaction between yeast Sup45p (eRFl) and Sup35p (eRF3) polypeptide chain release factors: implications for prion-dependent regulation. Mol Cell Biol 17,2798-2805.

82. Petry S., Brodersen D.E., Murphy F.V.t., Dunham C.M., Selmer M., Tarry M.J., Kelley A.C., and Ramakrishnan V. 2005. Crystal structures of the ribosome in complex with release factors RFl and RF2 bound to a cognate stop codon. Cell 123,1255-1266.

83. Pisareva V.P., Pisarev A.V., Hellen C.U., Rodnina M.V., and Pestova T.V. 2006. Kinetic analysis of interaction of eukaryotic release factor 3 with guanine nucleotides. J Biol Chem.

84. Poole E., and Tate W. 2000. Release factors and their role as decoding proteins: specificity and fidelity for termination of protein synthesis. Biochim Biophys Acta 1493,1-11.

85. Preer J.R., Jr., Preer L.B., Rudman B.M., and Barnett A.J. 1985. Deviation from the universal code shown by the gene for surface protein 51A in Paramecium. Nature 314, 188-190.

86. Prescott D.M. 1994. The DNA of ciliated protozoa. Microbiol Rev 58, 233267.

87. Ramakrishnan V. 2002. Ribosome structure and the mechanism of translation. Cell 108, 557-572.

88. Rawat U.B., Zavialov A.V, Sengupta J, Valle M, Grassucci R.A, Linde J, Vestergaard B, Ehrenberg M, and Frank J. 2003. A cryo-electron microscopic study of ribosome-bound termination factor RF2. Nature 421, 87-90.

89. Salas-Marco J, and Bedwell D.M. 2004. GTP hydrolysis by eRF3 facilitates stop codon decoding during eukaryotic translation termination. Mol Cell Biol 24, 7769-7778.

90. Salas-Marco J, Fan-Minogue H, Kallmeyer A.K, Klobutcher L.A., Farabaugh P.J, and Bedwell D.M. 2006. Distinct paths to stop codon reassignment by the variant-code organisms Tetrahymena and Euplotes. Mol Cell Biol 26,438-447.

91. Sambrook J, Fritsch E.F, and Maniatis T. (1989). Molecular cloning. A laboratory manual, 2 edn (N.Y, Cold Spring Harbor).

92. Samsonova M.G, Inge-Vechtomov S.G., and Taylor P. 1991. Structure comparison and evolutionary relations between elongation factors EF-Tu (EF-1 alpha) and SUP 2 proteins. Genetica 85,35-44.

93. Santos M.A, Cheesman C, Costa V, Moradas-Ferreira P, and Tuite M.F. 1999. Selective advantages created by codon ambiguity allowed for the evolution of an alternative genetic code in Candida spp. Mol Microbiol 31, 937-947.

94. Santos M.A, Moura G., Massey S.E, and Tuite M.F. 2004. Driving change: the evolution of alternative genetic codes. Trends Genet 20,95-102.

95. Sarkar G, and Sommer S.S. 1990. The "megaprimer" method of site-directed mutagenesis. Biotechniques 8,404-407.

96. Schultz D.W, and Yarns M. 1994. Transfer RNA mutation and the malleability of the genetic code. J Mol Biol 235,1377-1380.

97. Schultz D.W, and Yarns M. 1996. On malleability in the genetic code. J Mol Evol 42, 597-601.

98. Schwede T., Kopp J., Guex N., and Peitsch M.C. 2003. SWISS-MODEL: An automated protein homology-modeling server. Nucleic Acids Res 31, 33813385.

99. Seit-Nebi A., Frolova L., Justesen J., and Kisselev L. 2001. Class-1 translation termination factors: invariant GGQ minidomain is essential for release activity and ribosome binding but not for stop codon recognition. Nucleic Acids Res 29, 3982-3987.

100. Seit-Nebi A., Frolova L., and Kisselev L. 2002. Conversion of omnipotent translation termination factor eRFl into ciliate-like UGA-only unipotent eRFl. EMBORep 3,881-886.

101. Selmer M., Al-Karadaghi S., Hirokawa G., Kaji A., and Liljas A. 1999. Crystal structure of Thermotoga maritima ribosome recycling factor: a tRNA mimic. Science 286, 2349-2352.

102. Soil D., and RajBhandary U.L. 2006. The genetic code thawing the 'frozen accident'. JBiosci 31,459-463.

103. Song H., Mugnier P., Das A.K., Webb H.M., Evans D.R., Tuite M.F., Hemmings B.A., and Barford D. 2000. The crystal structure of human eukaryotic release factor eRFl-mechanism of stop codon recognition and peptidyl-tRNA hydrolysis. Cell 100,311-321.

104. Stahl G., Bidou L., Rousset J.P., and Cassan M. 1995. Versatile vectors to study recoding: conservation of rules between yeast and mammalian cells. Nucleic Acids Res 23,1557-1560.

105. Studier F.W., and Moffatt B.A. 1986. Use of bacteriophage T7 RNA polymerase to direct selective high-level expression of cloned genes. J Mol Biol 189,113-130.

106. Tourancheau A.B., Tsao N., Klobutcher L.A., Pearlman R.E., and Adoutte A. 1995. Genetic code deviations in the ciliates: evidence for multiple and independent events. Embo J14,3262-3267.

107. Trobro S., and Aqvist J. 2007. A Model for How Ribosomal Release Factors Induce Peptidyl-tRNA Cleavage in Termination of Protein Synthesis. Mol Cell 27,758-766.

108. True H.L., and Lindquist S.L. 2000. A yeast prion provides a mechanism for genetic variation and phenotypic diversity. Nature 407,477-483.

109. Uno M., Ito K., and Nakamura Y. 2002. Polypeptide release at sense and noncognate stop codons by localized charge-exchange alterations in translational release factors. Proc Natl Acad Sci U S A 99,1819-1824.

110. Vestergaard B., Van L.B., Andersen G.R., Nyborg J., Buckingham R.H., and Kjeldgaard M. 2001. Bacterial polypeptide release factor RF2 is structurally distinct from eukaryotic eRFl .Mol Cell 8,1375-1382.

111. Wang W., Czaplinski K., Rao Y., and Peltz S.W. 2001. The role of Upf proteins in modulating the translation read-through of nonsense-containing transcripts. Embo J 20, 880-890.

112. Weixlbaumer A., Petry S., Dunham C.M., Selmer M., Kelley A.C., and Ramakrishnan V. 2007. Crystal structure of the ribosome recycling factor bound to the ribosome. Nat Struct Mol Biol 14, 733-737.

113. Yamao F., Muto A., Kawauchi Y., Iwami M., Iwagami S., Azumi Y., and Osawa S. 1985. UGA is read as tryptophan in Mycoplasma capricolum. Proc Natl Acad Sci USA 82, 2306-2309.

114. Yarns M., and Schultz D.W. 1997. Further comments on codon reassignment. Response. J Mol Evol 45,3-6.

115. Zavialov A.V., Buckingham R.H., and Ehrenberg M. 2001. A posttermination ribosomal complex is the guanine nucleotide exchange factor for peptide release factor RF3. Cell 107,115-124.

116. Zavialov A.V., Mora L., Buckingham R.H., and Ehrenberg M. 2002. Release of peptide promoted by the GGQ motif of class 1 release factors regulates the GTPase activity of RF3. Mol Cell 10, 789-798.

117. Zhang Y., Baranov P.V., Atkins J.F., and Gladyshev V.N. 2005. Pyrrolysine and selenocysteine use dissimilar decoding strategies. J Biol Chem 280, 2074020751.

118. Zhouravleva G., Frolova L., Le Goff X., Le Guellec R., Inge-Vechtomov S., Kisselev L., and Philippe M. 1995. Termination of translation in eukaryotes is governed by two interacting polypeptide chain release factors, eRFl and eRF3. EmboJU, 4065-4072.

119. Воробьев H. и Киселев JI.JI. 2007. Модель структуры эукариотического рибосомного комплекса терминации трансляции. Молекулярная биология 41, 103-111.

120. Дубовая В.И., Колосов П.М., Алкалаева Е.З., Фролова Л. и Киселев Л.Л. 2006. Влияние индивидуальных доменов фактора терминации трансляции eRFl на индукцию ГТФазной активности фактора терминации трансляции eRF3. Молекулярная биология 40, 310-316.

121. Зайцев Е.Н., Зайцева Е.М., Бахланова 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.

122. Якобсен Ш.Г., Сегаард Т.М.М., Жан-Жан О., Фролова Л., и Юстесен Ю. 2001. Идентификация нового фактора терминации трансляции eRF3b, обладающего in vitro и in vivo активностью eRF3. Молекулярная биология 35, 672-681.