BioScience Blog – Научный Биологический блог

Бабаян Т.А., Федотова Е.А., Ершова А.С., Проценко А.С.

Система Ecl18kI принадлежит к семейству SsoII-подобных систем рестрикции-модификации (Р-М). Нуклеотидные последовательности генов, кодирующих ферменты, входящие в состав этих систем практически совпадают. Так, аминокислотная последовательность метилтрансферазы SsoII (M.SsoII) отличается от последовательности Ecl18kI (M.Ecl18kI) одним остатком: Ile56заменен на Met. Оба фермента узнают 5′-CCNGG-3′ последовательность в двутяжевой ДНК и метилируют внутренний dC с образованием 5-метил-2′-дезоксицитидина [1]. Известно, что N-концевой фрагмент M.SsoII (1-71 остатки) связывается с промоторной областью генов Р-М SsoII и обеспечивает регуляцию экспрессии генов в этой системе [2].

Влияет ли замена одной аминокислоты в N-концевой области M.SsoII на регуляторную функцию фермента? Нами построены и оптимизированы модели N-концевых областей (1-71 а.о.) M.SsoII и Ecl18kI. Моделирование проводили методом молекулярной динамики с использованием программного пакета GROMACS. Показано, что замена Ile56 в M.SsoII на Met не оказывает заметного влияния на структуру N-концевой области белка. Следовательно, М.Ecl18kI, также как M.SsoII, должна являться регулятором экспрессии генов в собственной системе Р-М.

В данной работе экспериментально показано, что М.Ecl18kI связывается с «регуляторным» участком, охарактеризованным ранее для М.SsoII [2]. Значения констант диссоциации комплексов М.Ecl18kI и М.SsoII с ДНК-лигандом имеют сравнимые значения (224±24 и 248±33 нм соответственно). Изучена транскрипция генов метилтрансферазы Ecl18kI и эндонуклеазы рестрикции Ecl18kI invitroв присутствии М.Ecl18kI. Анализ способности М.Ecl18kI регулировать экспрессию генов invivoпроводился в клетках
E. coli, несущих рекомбинантные плазмиды и ген бета-галактозидазы. Установлено, что регуляция экспрессии генов в системах Р-М Ecl18kI и SsoII носит идентичный характер. Метилтрансфераза ингибирует свой собственный синтез и активирует синтез эндонуклеазы рестрикции.

Получено делеционное производное M.Ecl18kI, представляющее собой N-концевую область белка, ответственную за регуляцию. Показано, что такой полипептидный фрагмент практически не связывается с «регуляторным» участком и не влияет на экспрессию генов метилтрансферазы и эндонуклеазы рестрикции. Таким образом, наличие С-концевой области, ответственной за метилирование, необходимо для поддержания регуляторной функции M.Ecl18kI.

Литература

•  Tutankhamen’s M.M., Brevnov M.G., Zakharova M.V., Repyk A.V.,  Solonin A.S., Petrauskene O.V., Gromova E.S. (1998) The Ecl18kI restriction-modification system: cloning, expression, properties of the purified enzymes // FEBS Lett. V. 433(3), p. 233-236.

•  Shilov I., Tashlitskii V., Khodoun M., Vasil’ev S., Alekseev Ya., Kuzubov A, Kubareva E., Karyagina A. (1998) DNA-methyltransferase SsoII interaction with own promoter region binding site //Nucleic Acids Res. V. 26, p. 2659-2664.