КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 18-74-00123
НазваниеИзучение ДНК-белковых взаимодействий в терминальных комплексах бактериофагов термофильных бактерий
Руководитель Климук Евгений Иванович, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования «Сколковский институт науки и технологий» , г Москва
Конкурс №29 - Конкурс 2018 года по мероприятию «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-202 - Протеомика; структура и функции белков
Ключевые слова Вирусы, бактериофаги, термофильные бактерии, аппарат упаковки ДНК, ДНК-белковые комплексы, малая субъединица терминазы, рентгеноструктурный анализ, 3D структуры
Код ГРНТИ34.15.15
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Вирусы являются наиболее распространенной "формой жизни" на Земле, они способны инфицировать любые живые организмы. Упаковка вирусного генома в капсид является неотъемлемой частью жизненного цикла вируса. Она может происходить путем одновременной сборки белковой капсулы с геномом, а может быть двухстадийной - для ее осуществления вирусы используют специальные молекулярные машины, питаемые энергией гидролиза макроэргических соединений, для упаковки генома в предварительно сформированный капсид. Несмотря на структурное и функциональное сходство, эти молекулярные машины эволюционировали для выполнения различных задач, и многие из них до сих пор плохо охарактеризованы.
Наиболее изучены моторы упаковки ДНК у бактериофагов, или вирусов бактерий. В состав этого мотора у хвостатых бактериофагов (и эволюционно связанных с ними патогенных герпесвирусов, таких как вирус Эпштейна-Барр, Цитомегаловирус, вирус Варицелла-Зостер) входят 3 белка: портальный белок, формирующий ворота для входа ДНК внутрь прокапсида, а также малая и большая субъединицы терминазы, ответственные за узнавание фаговой ДНК и ее перемещение внутрь прокапсида с последующим нуклеазным раскусом, соответственно. Бесхвостые бактериофаги (и эволюционно связанные с ними патогенные поксвирусы, например, вирус оспы) также используют мотор для упаковки геномной ДНК в капсид, однако он не содержит портальный белок. Взаимодействие с капсидом, а также перемещение геномной ДНК в капсид, происходит за счет АТФазы, формирующей 12-мерные олигомеры. Для инициации упаковки с концом геномной ДНК ковалентно связывается терминальный белок, он же является сигналом окончания упаковки, механически блокируя вход в капсид за счет связывания со вторым концом ДНК.
В последние годы достигнут прогресс в получении данных о 3D структуре отдельных компонентов мотора упаковки ДНК у хвостатых бактериофагов и получены новые функциональные данные в так называемых «single-molecule» экспериментах in vitro, однако механизм упаковки ДНК в вирусные частицы до сих пор неизвестен. В частности, до сих пор нет понимания механизма узнавания ДНК и инициации упаковки. Для бесхвостых бактериофагов даже структурная информация о компонентах мотора упаковки ДНК крайне ограничена.
В рамках этого проекта мы ожидаем получить структурные данные для компонентов терминального комплекса аппарата упаковки ДНК, а также охарактеризовать формируемые ими ДНК-белковые комплексы на модели бактериофагов, инфицирующих термофильные бактерии рода Thermus. Несколько таких бактериофагов были недавно выделены и охарактеризованы в нашей лаборатории. Известно, что белки термофильных организмов являются более стабильными и упорядоченными. Использование в качестве модельных организмов бактериофагов термофильных бактерий в рамках предварительных экспериментов позволило нам и нашим коллегам (в сотрудничестве с нами) закристаллизовать и решить 3D структуры отдельных компонентов аппарата упаковки ДНК, например, портального белка и нуклеазного домена большой субъединицы терминазы хвостатого бактериофага G20c. Мы ожидаем, что используя структурные, биофизические и биохимические подходы нам удастся выяснить молекулярные основы узнавания и инициации упаковки ДНК терминальным комплексом аппарата упаковки ДНК бактериофагов, инфицирующих термофильные бактерии рода Thermus.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ