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 19-14-00043

НазваниеИзучение РНК метилтрансфераз мыши METTL15 и TRMT2B

РуководительСергиев Петр Владимирович, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова», г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ 2019 г. - 2021 г. 

Конкурс№35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-202 - Протеомика; структура и функции белков

Ключевые словафункциональная геномика, метилтрансфераза, РНК, трансляция, рибосома, биосинтез белка, тРНК

Код ГРНТИ34.15.00

СтатусУспешно завершен

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Одна из основных задач фундаментальных исследований в биологии – выяснение функции генов, роль которых пока неизвестна. В данном проекте планируется выяснить роль генов METTL15 и TRMT2B, консервативных у млекопитающих. Мы планируем провести тестирование гипотезы о функции выбранных генов млекопитающих с помощью их инактивации и проверки фенотипа полученных мутантных клеточных линий и мышей.

Ожидаемые результаты
Результатами выполнения проекта будет определение функции белков METTL15 и TRMT2B, функция которых в настоящее время неизвестна.

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Метилирование нуклеотидов рибосомной РНК происходит у всех организмов. Эта группа модификаций может играть роль в функционировании, поддержании структуры и сборке рибосомы. Для большинства метилированных нуклеотидов митохондриальной рибосомы млекопитающих уже известны соответствующие метилтрансферазы, а также проведены некоторые исследования по изучению их потенциальной роли в животной клетке. Однако, две модификации, образование m5U и m4C в 12S рРНК, на данный момент совсем не были изучены. Целью данной работы стало изучение функций m4C и m5U метилирования рРНК митохондрий млекопитающих. В 2019 году был проведен дизайн и получение конструкций для инактивации генов METTL15 и TRMT2B, проведена трансфекция клеток линии NS0 полученными конструкциями, получены генетически однородные клоны клеток, в которых была проведена инактивация генов METTL15 и TRMT2B, выделены фрагменты митохондриальной 12S рРНК, содержащие модифицированные нуклеотиды m4C839 и m5U429 и проведен их масс-спектрометрический анализ. В результате выполнения проекта в 2019 году доказано, что функцией метилтрансфераз METTL15 и TRMT2B является модификация нуклеотидов m4C839 и m5U429 12S митохондриальной рРНК, соответственно.

 

Публикации

1. Лаптев И., Швецова Е., Левицкий С., Серебрякова М., Рубцова М., Богданов А., Каменский П., Сергиев П., Донцова О. Mouse Trmt2B protein is a dual specific mitochondrial metyltransferase responsible for m5U formation in both tRNA and rRNA RNA biology, - (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1080/15476286.2019.1694733

2. Плетнев П.И., Нестерчук М.В., Рубцова М.П., ​​Серебрякова М.В., Дмитриева К., Остерман И.А., Богданов А.А., Сергиев П.В. Oligoglutamylation of E. coli ribosomal protein S6 is under growth phase control Biochimie, v. 167. p. 61-67. (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1016/j.biochi.2019.09.008

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Цель данной работы изучение функций m4C и m5U метилирования рРНК митохондрий млекопитающих. На прошлом этапе выполнения проекта мы провели инактивацию генов METTL15 и TRMT2B в клеточных линиях мыши и обнаружили исчезновение модификации нуклеотидов m4C840 и m5U425 12S митохондриальной рРНК, соответственно. В результате выполнения проекта в 2020 году доказано, что эктопическая экспрессия генов метилтрансфераз METTL15 и TRMT2B в клетках, нокаутных по соответствующим генам, восстанавливает модификацию нуклеотидов m4C839 и m5U429 12S митохондриальной рРНК, соответственно. Следовательно, отсутствие модификации в нокаутных клетках было связано именно с инактивацией целевых генов, а не с возможным разрезанием нецелевых участков. Доказано, что митохондриальные тРНК, Т-петля которых начинается на UU, за исключением серин-специфичных тРНК являются субстратами TRMT2B. Митохондриальная тРНКSer(UCA) модифицируется частично, а тРНКSer(AGC) не метилируется. Митохондриальные тРНК, Т-петля которых начинается на UC или не содержит U54, а также цитоплазматические тРНК не метилируются TRMT2B. Созданы линии мышей с инактивирующими аллельными вариантами гена METTL15.

 

Публикации

1. Комарова Е.С., Червонцева З.С., Остерман И.А., Евфратов С.А., Рубцова М.П., Зацепин Т.С., Семашко Т.А., Кострюкова Е.С., Богданов А.А., Гельфанд М.С., Донцова О.А., Сергиев П.В. Influence of the spacer region between the Shine-Dalgarno box and the start codon for fine-tuning of the translation efficiency in Escherichia coli Microbial biotechnology, 13(4):1254-1261. (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1111/1751-7915.13561

2. Лаптев И., Швецова Е., Левицкий С., Серебрякова М., Рубцова М., Згода В., Богданов А., Каменский П., Сергиев П., Донцова О. METTL15 interacts with the assembly intermediate of murine mitochondrial small ribosomal subunit to form m4C840 12S rRNA residue Nucleic Acids Research, 48(14):8022-8034. (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1093/nar/gkaa522

3. Плетнев П., Гусева Е., Занина А., Евфратов С., Дзама М., Трешин В., Погорельская А., Остерман И., Головина А., Рубцова М., Серебрякова М., Побегуц О. В., Говорун В. М., Богданов А. А., Донцова О. А., Сергиев П. В. Comprehensive Functional Analysis of Escherichia coli Ribosomal RNA Methyltransferases Frontiers in Genetetics, 11:97 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.3390/cells9102181

4. Плетнев Ф., Пупов Д., Пшеничная Е., Есюнина Д., Петушков И., Нестерчук М., Остерман И., Рубцова М., Марданов А.,Равин Н., Сергиев П., Кульбачинский А., Донцова О. Rewiring of growth-dependent transcription regulation by a point mutation in region 1.1 of the housekeeping σ factor Nucleic Acids Research, 48(19):10802-10819. (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1093/nar/gkaa798

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В ходе работы в 2021 исследовано взаимодействие метилтрансферазы METTL15 с предшественником малой субчастицы митохондриальной рибосомы. Обнаружено, что METTL15 взаимодействует с предшественником, связанным с фактором сборки RBFA и лишенным нескольких миторибосомных белков. Отсутствие METTL15 приводит к тому, что нарушается диссоциация комплекса RBFA и рибосомы. Мыши, нокаутные по гену METTL15, проявляют ряд фенотипов, свойственным для митохондриальных заболеваний.

 

Публикации

1. Лаптев И.Г., Донцова О.А., Сергиев П.В. Epitranscriptomics of Mammalian Mitochondrial Ribosomal RNA Cells, Cells 2020, 9, 2181 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.3390/cells9102181

Возможность практического использования результатов
Созданная линия мышей с инактивированным геном METTl15 может служить моделью генетических заболеваний с мягкой формой митохондриальных патологий.