Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1061710.32607/20758251-2012-4-4-65-72Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleIdentification of Novel RNA-Protein Contact in Complex of Ribosomal Protein S7 and 3’-Terminal Fragment of 16S rRNA in E. coliИдентификация нового РНК-белкового контакта в комплексе рибосомного белка S7 с 3'-концевым фрагментом 16S рРНК Escherichia coliGolovinA. V.ГоловинA. В.
Russian Federation
kopylov.alex@gmail.comKhayrullinaG. A.ХайруллинаГ. A.
Russian Federation
kopylov.alex@gmail.comKraalB.КраальБ.
Netherlands
kopylov.alex@gmail.comKopylovА. М.КопыловА. М.
Russian Federation
kopylov.alex@gmail.comLomonosov Moscow State UniversityМосковский государственный университет им. М.В. ЛомоносоваLeiden Institute of Chemistry, Leiden UniversityХимический институт Лейденского университета1512201244VOL 4, NO4 (2012)ТОМ 4, №4 (2012)657217012020Copyright ©; 2012, Golovin A.V., Khayrullina G.A., Kraal B., Kopylov А.М.Copyright ©; 2012, Головин A.В., Хайруллина Г.A., Крааль Б., Копылов А.М.2012Golovin A.V., Khayrullina G.A., Kraal B., Kopylov А.М.Головин A.В., Хайруллина Г.A., Крааль Б., Копылов А.М.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10617

For prokaryotes in vitro, 16S rRNA and 20 ribosomal proteins are capable of hierarchical self- assembly yielding a 30S ribosomal subunit. The self-assembly is initiated by interactions between 16S rRNA and three key ribosomal proteins: S4, S8, and S7. These proteins also have a regulatory function in the translation of their polycistronic operons recognizing a specific region of mRNA. Therefore, studying the RNA–protein interactions within binary complexes is obligatory for understanding ribosome biogenesis. The non-conventional RNA–protein contact within the binary complex of recombinant ribosomal protein S7 and its 16S rRNA binding site (236 nucleotides) was identified. UV–induced RNA–protein cross-links revealed that S7 cross-links to nucleotide U1321 of 16S rRNA. The careful consideration of the published RNA– protein cross-links for protein S7 within the 30S subunit and their correlation with the X-ray data for the 30S subunit have been performed. The RNA – protein cross–link within the binary complex identified in this study is not the same as the previously found cross-links for a subunit both in a solution, and in acrystal. The structure of the binary RNA–protein complex formed at the initial steps of self-assembly of the small subunit appears to be rearranged during the formation of the final structure of the subunit.

Cамосборка 30S малой субчастицы прокариотических рибосом in vitro из рРНК и 20 белков происходит иерархически и начинается взаимодействием 16S рРНК с тремя ключевыми белками: S4, S8 и S7. Эти же белки регулируют трансляцию своих оперонов, узнавая мРНК, поэтому изучение РНК-белковых взаимодействий в бинарных комплексах важно для понимания биогенеза рибосом. В представленной работе идентифицирован необычный рРНК-белковый контакт в бинарном комплексе рекомбинантного рибосом-ного белка S7 со своим участком связывания на фрагменте 16S рРНК Escherichia coli (236 нуклеотидов). Методом УФ-индуцируемых РНК-белковых сшивок показано, что белок S7 сшивается с нуклеотидом U1321 16S рРНК. Проведена аннотация опубликованных рРНК-белковых сшивок белка S7 в составе 30S субчастицы E. coli в растворе и данных рентгеноструктурного анализа 30S субчастицы. Сшивка, обнаруженная в бинарном комплексе, отличается от сшивок в целой субчастице в растворе, а также от контактов в структуре субчастицы в кристалле. По-видимому, структура бинарного рРНК-белкового комплекса, образующегося в начале сборки малой субчастицы, подвергается перегруппировке в процессе формирования целой субчастицы.

ribosomeinitiationself-assemblyribosomal protein S7UV– induced cross-linkingрибосомасамосборкарибосомный белок S7УФ-индуцируемая сшивкаThis work was supported by the German Academic Exchange Service (DAAD), the Russian Foundation for Basic Research (grant No. 11-04-01990-а), the Russian Foundation for Basic Research and the Netherlands Organization for Scientific Research (grants № 03-04-89001, 047.015.018).Работа поддержана DААD, РФФИ (грант № 11-04-01990-а), РФФИ-НВО (гранты № 03-04-89001, 047.015.018).Spirin A.S. // Ribosomes / Ed. Siekevitz P. N.Y.: Kluwer Acad. / Plenum Publ., 1999. P. 98-101.Nomura M. // J. Bacteriol. 1999. V. 181. P. 6857-6864.Culver G.M. // Biopolymers. 2003. V. 68. P. 234-249.Williamson J.R. // RN A. 2003. V. 9. P. 165-167.Mulder A.M., Yoshioka C., Beck A.H., Bunner A.E., Milligan R.A., Potter C.S., Carragher B., Williamson J.R. // Science. 2010. V. 330. № 6004. P. 673-677.Bogdanov A.A., Kopylov A.M., Shatsky I.N. // Subcell. Biochem. 1980. V. 7. P. 81-116.Nowotny V., Nierhaus K.H. // Biochemistry. 1988. V. 27. P. 7051-7055.Wimberly B.T., Brodersen D.E., Clemons W.M. Jr., Morgan-Warren R.J., Carter A.P., Vonrhein C., Hartsch T., Ramakrishnan V. // Nature. 2000. V. 407. P. 327-339.Schluenzen F., Tocilj A., Zarivach R., Harms J., Gluehmann M., Janell D., Bashan A., Bartels H., Agmon I., Franceschi F., Yonath A. // Cell. 2000. V. 102. P. 615-623.Dunkle J.A., Xiong L., Mankin A.S., Cate J.H.D. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2010. V. 107. P. 17152-17157.Kopylov A.M. // Biochemistry. 2002. V. 67. P. 372-382. Weitzmann C.J., Cunningham P.R., Nurse K., Ofengand J. // FASEB J. 1993. V. 7. P. 177-180.Weitzmann C.J., Cunningham P.R., Nurse K., Ofengand J. // FASEB J. 1993. V. 7. P. 177-180.Samaha R.R., O’Brien B., O’Brien T.W., Noller H.F. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1994. V. 91. P. 7884-7888.Agalarov S.C., Selivanova O.M., Zheleznyakova E.N., Zheleznaya L.A., Matvienko N.I., Spirin A.S. // Eur. J. Biochem. 1999. V. 266. P. 533-537.Agalarov S.C., Zheleznyakova E.N., Selivanova O.M., Zheleznaya L.A., Matvienko N.I., Vasiliev V.D., Spirin A.S. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1998. V. 95. P. 999-1003.Jagannathan I., Culver G.M. // J. Mol. Biol. 2003. V. 330. P. 373-383.Serdyuk I., Ulitin A., Kolesnikov I., Vasiliev V., Aksenov V., Zaccai G., Svergun D., Kozin M., Willumeit R. // J. Mol. Biol. 1999. V. 292. P. 633-639.Dragon F., Brakier-Gingras L. // Nucl. Acids Res. 1993. V. 21. P. 1199-1203.Rassohin T. I., Golovin A. V., Petrova E. V., Spiridonova V. A., Karginova O. A., Rozhdestvensky T. S., Brosius J., Kopylov A. M. // Molecular biology. 2001. № 35. P. 617-627.Karginov A.V., Karginova O.A., Spiridonova V.A., Kopylov A.M. // FEBS Lett. 1995. V. 369. P. 158-160.Osswald M., Greuer B., Brimacombe R., Stoffler G., Baumert H., Fasold H. // Nucl. Acids Res. 1987. V. 15. P. 3221-3240.Wower I., Brimacombe R. // Nucl. Acids Res. 1983. V. 11. P. 1419-1437.Urlaub H., Thiede B., Muller E.C., Wittmann-Liebold B. // J. Protein Chem. 1997. V. 16. P. 375-383.Urlaub H., Kruft V., Wittmann-Liebold B. Methods in Protein Structure Analysis. N.Y.: Plenum Press, 1995. P. 275-282.Urlaub H., Thiede B., Muller E.C., Brimacombe R., Wittmann-Liebold B. // J. Biol. Chem. 1997. V. 272. P. 14547- 14555.Zwieb C., Brimacombe R. // Nucl. Acids Res. 1979. V. 6. P. 1775-1790.Urlaub H., Kruft V., Bischof O., Muller E.C., Wittmann- Liebold B. // EMBO J. 1995. V. 14. P. 4578-4588.Reinbolt J., Tritsch D. // FEBS Lett. 1978. V. 91. P. 297-301.Johanson U., Hughes D. // Gene. 1992. V. 120. P. 93-98.Ehresmann B., Backendorf C., Ehresmann C., Millon R., Ebel J.P. // Eur. J. Biochem. 1980. V. 104. P. 255-262.Greuer B., Osswald M., Brimacombe R., Stoffler G. // Nucl. Acids Res. 1987. V. 15. P. 3241-3255.Ehresmann B., Reinbolt J., Backendorf C., Tritsch D., Ebel J. // FEBS Lett. 1976. V. 67. P. 316-319.Wittmann H.G. Ribosomes. Cold Spring Harbor: CSHL, 1974. P. 93-114.Robert F., Brakier-Gingras L. // Nucl. Acids Res. 201. V. 29. P. 677-682.Robert F., Gagnon M., Sans D., Michnick S., Brakier-Gingras L. // RN A. 2000. V. 6 P. 1649-1659.Spiridonova V.A., Golovin A.V., Drygin D.Yu., Kopylov A.M. // Biochem. Mol. Biol. Int. 1998. V. 44. P. 1141-1146.Agalarov S.C., Selivanova O.M., Zheleznyakova E.N., Zheleznaya L.A., Matvienko N.I., Spirin A.S. // Eur. J. Biochem. 1999. V. 266. № 2. P. 533-537.Saito K., Nomura M. // J. Mol. Biol. 1994. V. 235. № 1. P. 125-139.Golovin A., Spiridonova V., Kopylov A. // FEBS Lett. 2006. V. 580. № 25. P. 5858-5862.Klipcan L., Moor N., Finarov I., Kessler N., Sukhanova N., Safro M.G. // J. Mol. Biol. 2012. V. 415. № 3. P. 527-537.Anunciado D., Dhar A., Gruebele M., Baranger A.M. // J. Mol. Biol. 2011. V. 408. P. № 5. P. 896-908.