Аналіз невпорядкованих ділянок білка АIМР1/р43 мультисинтетазного комплексу людини методами біоінформатики
Особливостi вторинної структури та розташування невпорядкованих дiлянок у структурi бiлка АIМР1 — компонента мультисинтетазного комплексу людини — дослiджено за допомогою ряду in silico пiдходiв. Виявлено, що найдовша дiлянка бiлка, яка тяжiє до формування невпорядкованої структури, розташовується з...
Saved in:
| Date: | 2016 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2016
|
| Series: | Доповіді НАН України |
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/104784 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Аналіз невпорядкованих ділянок білка АIМР1/р43 мультисинтетазного комплексу людини методами біоінформатики / Т.С. Лиманська, О.Ю. Нипорко, О.І. Корнелюк // Доповіді Національної академії наук України. — 2016. — № 6. — С. 103-111. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-104784 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1047842025-02-23T17:44:45Z Аналіз невпорядкованих ділянок білка АIМР1/р43 мультисинтетазного комплексу людини методами біоінформатики Анализ неупорядоченных участков белка АIМР1/р43 мультисинтетазного комплекса человека методами биоинформатики Analysis of disordered regions of AIMR1/p43 protein from human multisynthetase complex with bioinformatics methods Лиманська, Т.С. Нипорко, О.Ю. Корнелюк, О.І. Біологія Особливостi вторинної структури та розташування невпорядкованих дiлянок у структурi бiлка АIМР1 — компонента мультисинтетазного комплексу людини — дослiджено за допомогою ряду in silico пiдходiв. Виявлено, що найдовша дiлянка бiлка, яка тяжiє до формування невпорядкованої структури, розташовується з 103 по 148 амiнокислотний залишок. Цiкаво, що в межах цiєї дiлянки (приблизно з 121 по 140 залишок) також можлива наявнiсть α-спiралi. Це удаване протирiччя досить просто пояснюється тим, що вiдповiдна дiлянка насичена як залишками лiзину (маркер невпорядкованих дiлянок бiлка), так i залишками глютамату (типовий маркер саме α-спiральних елементiв). З великою часткою ймовiрностi можна припустити, що ця спiраль є метастабiльною, тобто такою, що переходить до невпорядкованого стану i назад внаслiдок природних флуктуацiй молекули бiлка. Особенности вторичной структуры и расположения неупорядоченных участков в структуре белка АIМР1 — компонента мультисинтетазного комплекса человека — исследованы с помощью ряда in silico подходов. Выявлено, что наиболее длинный участок белка, склонный к формированию неупорядоченной структуры, располагается c 103 по 148 аминокислотный остаток. Интересно, что в пределах этого участка (примерно с 121 по 140 остаток) также возможно наличие α-спирали. Это кажущееся противоречие достаточно просто объясняется тем, что соответствующий участок насыщен как остатками лизина (маркер неупорядоченных участков белка), так и остатками глютамата (типичный маркер именно α-спиральных элементов). С большой долей вероятности можно предположить, что эта спираль является метастабильной, т. е. переходящей к неупорядоченному состоянию и обратно вследствие естественных флуктуаций молекулы белка. Features of the secondary structure and locations of the disordered regions in the structure of AIMRI protein — component of the human multisynthetase complex are investigated with several in silico approaches. It is revealed that the longest part of the protein disclosed to fold into a disordered structure is located from 103 to 148 amino acid residue. Interestingly, within this region (from about 121 to residue 140), the presence of α-helix is also possible. This seeming contradiction is simply explained by the saturation of the appropriate region by both lysine residues (marker of disordered regions of proteins) and glutamate residues (typical marker of α-helical elements). With high probability, we can assume that this spiral is metastable, i. e., moving to a disordered state and back due to natural fluctuations of the protein molecule. 2016 Article Аналіз невпорядкованих ділянок білка АIМР1/р43 мультисинтетазного комплексу людини методами біоінформатики / Т.С. Лиманська, О.Ю. Нипорко, О.І. Корнелюк // Доповіді Національної академії наук України. — 2016. — № 6. — С. 103-111. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/104784 577.322.4:5:7 uk Доповіді НАН України application/pdf Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Біологія Біологія |
| spellingShingle |
Біологія Біологія Лиманська, Т.С. Нипорко, О.Ю. Корнелюк, О.І. Аналіз невпорядкованих ділянок білка АIМР1/р43 мультисинтетазного комплексу людини методами біоінформатики Доповіді НАН України |
| description |
Особливостi вторинної структури та розташування невпорядкованих дiлянок у структурi бiлка АIМР1 — компонента мультисинтетазного комплексу людини — дослiджено за допомогою ряду in silico пiдходiв. Виявлено, що найдовша дiлянка бiлка, яка тяжiє до формування невпорядкованої структури, розташовується з 103 по 148 амiнокислотний залишок. Цiкаво, що в межах цiєї дiлянки (приблизно з 121 по 140 залишок)
також можлива наявнiсть α-спiралi. Це удаване протирiччя досить просто пояснюється тим, що вiдповiдна дiлянка насичена як залишками лiзину (маркер невпорядкованих дiлянок бiлка), так i залишками глютамату (типовий маркер саме α-спiральних
елементiв). З великою часткою ймовiрностi можна припустити, що ця спiраль є метастабiльною, тобто такою, що переходить до невпорядкованого стану i назад внаслiдок природних флуктуацiй молекули бiлка. |
| format |
Article |
| author |
Лиманська, Т.С. Нипорко, О.Ю. Корнелюк, О.І. |
| author_facet |
Лиманська, Т.С. Нипорко, О.Ю. Корнелюк, О.І. |
| author_sort |
Лиманська, Т.С. |
| title |
Аналіз невпорядкованих ділянок білка АIМР1/р43 мультисинтетазного комплексу людини методами біоінформатики |
| title_short |
Аналіз невпорядкованих ділянок білка АIМР1/р43 мультисинтетазного комплексу людини методами біоінформатики |
| title_full |
Аналіз невпорядкованих ділянок білка АIМР1/р43 мультисинтетазного комплексу людини методами біоінформатики |
| title_fullStr |
Аналіз невпорядкованих ділянок білка АIМР1/р43 мультисинтетазного комплексу людини методами біоінформатики |
| title_full_unstemmed |
Аналіз невпорядкованих ділянок білка АIМР1/р43 мультисинтетазного комплексу людини методами біоінформатики |
| title_sort |
аналіз невпорядкованих ділянок білка аiмр1/р43 мультисинтетазного комплексу людини методами біоінформатики |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2016 |
| topic_facet |
Біологія |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/104784 |
| citation_txt |
Аналіз невпорядкованих ділянок білка АIМР1/р43 мультисинтетазного комплексу людини методами біоінформатики / Т.С. Лиманська, О.Ю. Нипорко, О.І. Корнелюк // Доповіді Національної академії наук України. — 2016. — № 6. — С. 103-111. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
| series |
Доповіді НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT limansʹkats analíznevporâdkovanihdílânokbílkaaimr1r43mulʹtisintetaznogokompleksulûdinimetodamibíoínformatiki AT niporkooû analíznevporâdkovanihdílânokbílkaaimr1r43mulʹtisintetaznogokompleksulûdinimetodamibíoínformatiki AT kornelûkoí analíznevporâdkovanihdílânokbílkaaimr1r43mulʹtisintetaznogokompleksulûdinimetodamibíoínformatiki AT limansʹkats analizneuporâdočennyhučastkovbelkaaimr1r43mulʹtisintetaznogokompleksačelovekametodamibioinformatiki AT niporkooû analizneuporâdočennyhučastkovbelkaaimr1r43mulʹtisintetaznogokompleksačelovekametodamibioinformatiki AT kornelûkoí analizneuporâdočennyhučastkovbelkaaimr1r43mulʹtisintetaznogokompleksačelovekametodamibioinformatiki AT limansʹkats analysisofdisorderedregionsofaimr1p43proteinfromhumanmultisynthetasecomplexwithbioinformaticsmethods AT niporkooû analysisofdisorderedregionsofaimr1p43proteinfromhumanmultisynthetasecomplexwithbioinformaticsmethods AT kornelûkoí analysisofdisorderedregionsofaimr1p43proteinfromhumanmultisynthetasecomplexwithbioinformaticsmethods |
| first_indexed |
2025-11-24T04:08:14Z |
| last_indexed |
2025-11-24T04:08:14Z |
| _version_ |
1849643284400439296 |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
6 • 2016
БIОЛОГIЯ
http://dx.doi.org/10.15407/dopovidi2016.06.103
УДК 577.322.4:5:7
Т.С. Лиманська1, О.Ю. Нипорко1,
член-кореспондент НАН України О. I. Корнелюк2,1
1Iнститут високих технологiй, Київський нацiональний унiверситет iм. Тараса Шевченка
2Iнститут молекулярної бiологiї i генетики НАН України, Київ
E-mail: f alex@gmail.com
Аналiз невпорядкованих дiлянок бiлка АIМР1/р43
мультисинтетазного комплексу людини методами
бiоiнформатики
Особливостi вторинної структури та розташування невпорядкованих дiлянок у стру-
ктурi бiлка АIМР1 — компонента мультисинтетазного комплексу людини — дослi-
джено за допомогою ряду in silico пiдходiв. Виявлено, що найдовша дiлянка бiлка, яка
тяжiє до формування невпорядкованої структури, розташовується з 103 по 148 амiно-
кислотний залишок. Цiкаво, що в межах цiєї дiлянки (приблизно з 121 по 140 залишок)
також можлива наявнiсть α-спiралi. Це удаване протирiччя досить просто пояснює-
ться тим, що вiдповiдна дiлянка насичена як залишками лiзину (маркер невпорядкова-
них дiлянок бiлка), так i залишками глютамату (типовий маркер саме α-спiральних
елементiв). З великою часткою ймовiрностi можна припустити, що ця спiраль є мета-
стабiльною, тобто такою, що переходить до невпорядкованого стану i назад внаслiдок
природних флуктуацiй молекули бiлка.
Ключовi слова: АIМР1/p43, вторинна структура, невпорядкованi дiлянки, бiоiнформа-
тика.
Протягом тривалого часу в молекулярнiй бiологiї панувала думка, що бiлки виконують свої
природнi функцiї, лише набуваючи певної стабiльної просторової структури. Проте впро-
довж останнiх рокiв з’явилося багато вiдомостей, що ставлять пiд сумнiв таку точку зору.
Зокрема, вiдкрито бiлки, якi не мають стабiльної третинної структури в умовах живої клi-
тини i знаходяться в розчинi в станi, що традицiйно вважається денатурованим, не втрача-
ючи при цьому своїх функцiй. Такi природно невпорядкованi бiлки (intrinsically disordered
© Т.С. Лиманська, О.Ю. Нипорко, О. I. Корнелюк, 2016
ISSN 1025-6415 Доп. НАН України, 2016, №6 103
d n
proteins)1 експериментально виявлено методами мультивимiрної ЯМР спектроскопiї при
дослiдженнi просторових структур бiлкiв у розчинi [1]. Виявилося також, що близько 70%
усiх еукарiотичних бiлкiв мають невпорядкованi дiлянки [1]. Важливо зазначити, що невпо-
рядкованi дiлянки часто є висококонсервативними за своїм амiнокислотним складом i ха-
рактеризуються певними патернами первинної структури. Отже, наявнiсть таких дiлянок
у складi бiлкiв може бути передбачена за допомогою методiв класичної бiоiнформатики [2].
Бiлок АIМР1/р43 — некаталiтичний компонент високомолекулярного мультиамiноацил-
тРНК-синтетазного комплексу — у нативному станi виявляє рiзноманiтну поза- та внутрi-
шньоклiтинну активнiсть, яка забезпечується рiзними дiлянками його поверхнi. Бiлок є го-
модимером, мiстить 312 амiнокислотних залишкiв (а. з.) та зв’язується з аргiнiл-тРНК син-
тетазою (ArgРС). Його С-кiнцевий домен (166 а. з.) мiстить олiгонуклеотидзв’язувальний
мотив, який взаємодiє з тРНК. Роль N-кiнцевого (146 а. з.) домену остаточно не з’ясова-
на, але доведено, що вiн залучений до специфiчної бiлок-бiлкової взаємодiї з ArgРС i до
утворення димеру АIМР1 [3].
АIМР1 виконує певнi функцiї в регуляцiї клiтинного метаболiзму, зокрема бере участь
у запальних процесах, гомеостазi глюкози та iн. АIМР1 є процитокiном — вiдомий цитокiн
ЕМАР II є С-кiнцевим доменом АIМР1 (дiлянка 147–312 а. з.) [4]. N-кiнцева частина АIМР1
(дiлянка 1–146 а. з.) необхiдна для асоцiацiї з мультисинтетазним комплексом. Цей домен
АIМР1 не є гомологiчним до жодного з вiдомих бiлкiв. Вiн взаємодiє з N-кiнцевим доме-
ном ArgРС людини. Взаємодiя з АIМР1 стимулює амiноацилювальну активнiсть ArgРС.
Поодинцi N- i С-кiнцевий домени АIМР1 такої активностi не виявляють [3, 4].
Iнформацiя стосовно просторової органiзацiї АIМР1 є неповною. Незважаючи на чи-
сленнi спроби протягом 20 останнiх рокiв, отримати кристали повнорозмiрного АIМР1 не
вдалося, що є непрямим, але досить вагомим свiдченням на користь наявностi в структурi
цього бiлка великих невпорядкованих дiлянок. На сьогоднi є данi щодо просторової орга-
нiзацiї ЕМАР II, структура якого отримана на основi даних рентгенiвської кристалографiї
i депонована в рядi статей Мiжнародного банку бiлкових структур Protein Data Bank [5],
зокрема 1E7Z, 1EUJ та 1FL0 з роздiленням 2,05, 1,80 та 1,50 Å вiдповiдно [4]. Крiм того,
нещодавно була отримана низькороздiльна структура комплексу глютамiнової та аргiнiно-
вої амiноацил-тРНК синтетаз з N-кiнцевою дiлянкою АIМР1 (5–80 а. з., роздiлення 4,05 Å,
код доступу 4R3Z) [6].
Таким чином, просторова органiзацiя АIМР1 на дiлянцi 81–146 залишається нез’ясо-
ваною. Зважаючи на iстотну збагаченiсть цiєї дiлянки, особливо в межах Lys121–Lys137,
залишками лiзину, можна висунути грунтовне припущення стосовно природної невпоряд-
кованостi саме цього регiону АIМР1. Цiлком iмовiрно, що (потенцiйна) насиченiсть АIМР1
невпорядкованими дiлянками має важливе функцiональне значення для забезпечення як
канонiчних, так i неканонiчних властивостей цього бiлка.
Матерiали i методи. Амiнокислотну послiдовнiсть АIМР1 для аналiзу структури було
отримано з банка даних амiнокислотних послiдовностей UniProt [7], код доступу Q12904.
Вторинну структуру дiлянок АIМР1 з 5 по 80 (4R3Z) та з 147 по 312 (1FL0) амiнокисло-
тнi залишки, якi депонованi в Мiжнародному банку бiлкових структур (PDB), визначено
згiдно iз записами HELIX i SHEET у вiдповiдних координатних файлах з використанням
програмного забезпечення Accelrys DS Vizualizer 4.0. Передбачення вторинної структури за
1До 2007 р. разом з термiном “природно невпроядкованi бiлки” також використовувався термiн “природно
неструктурованi бiлки” (intrinsically unstructured proteins).
104 ISSN 1025-6415 Dopov. Nac. akad. nauk Ukr., 2016, №6
Рис. 1. Дiаграма вторинної структури АIМР1 людини за результатами ренгеноструктурного аналiзу: а —
N-кiнцевий домен; б — С-кiнцевий домен. Нумерацiя амiнокислот С-кiнцевого домену вiдповiдає нумерацiї
ЕМАРII
амiнокислотною послiдовнiстю здiйснено з використанням мультипрограмного веб-сервiсу
NPS@, а також веб-сервiсiв PSIPRED [8] та PredictProtein [9].
Для передбачення неструктурованих дiлянок у послiдовностi АIМР1 використано 10
спецiалiзованих бiоiнформацiйних веб-сервiсiв, якi застосовують рiзнi алгоритми передба-
чення, зокрема PrDOS [10], GlobРlot [11], FoldIndex [12], DisEMBL1.5 [13], DISOPRED2 [14],
DisPROT [15], IUPred, RONN2. За допомогою деяких з наведених сервiсiв можна проводити
передбачення за кiлькома рiзними алгоритмами.
Аналiз iз застосуванням веб-iнструменту DisProt проводили методами VL2, VL3, VL3H
та VL3Р, сервiсу DisEMBL — за визначеннями Remark–465, Hot-loops та Loops/coils, а сервi-
су GlobPlot 2.1 — Russell/Linding. Використовуючи веб-iнструменти DisEMBL i GlobPlot2,
можна порiвнювати задану послiдовнiсть з базою даних, у якiй знаходяться зразки рi-
зних типiв невпорядкованих бiлкiв. База даних DisProt зберiгає iнформацiю про бiлки, що
в нативному станi є невпорядкованими на рiвнi цiлої молекули або мiстять дiлянки з не-
впорядкованою структурою.
Для вiзуалiзацiї даних використано програмне забезпечення Accelrys DS Vizualizer вер-
сiй 2.0 та 4.0, а також засоби вiзуалiзацiї, iмплементованi у вiдповiдних веб-сервiсах перед-
бачення вторинної структури та невпорядкованих дiлянок.
Результати та їх обговорення. Розподiл елементiв вторинної структури в нативнiй
структурi N-кiнцевого та С-кiнцевого (бiлок ЕМАР II) доменiв АIМР1 за даними ренгено-
структурного аналiзу наведено на рис. 1. Передбачення вторинної структури АIМР1 з вико-
ристанням алгоритмiв, реалiзованих у веб-сервiсiв NSP@, PSIPRED та PredictProtein, наве-
денi на рис. 2. За даними бiльшостi алгоритмiв, так само як i за даними з координатних фай-
лiв, депонованих у Мiжнародному банку бiлкових структур PDB, С-термiнальний домен
АIМР1 (бiлок ЕМАР II) має α-спiралi в дiлянцi Leu51–Gln53 (вiдповiдно дiлянка 199–201
АIМР1), Ile122–Asp139 (дiлянка 270–288 АIМР1). α-Cпiраль у дiлянцi Pro118–Lys120 (дi-
лянка 266–268 АIМР1) присутня у кристалографiчнiй структурi ЕМАР II (згiдно з коорди-
натними файлами), але не передбачена жодним з наведених алгоритмiв. β-Елементи (β-сму-
ги) згiдно з координатними файлами та за передбаченнями бiльшостi веб-сервiсiв знаходя-
ться в межах дiлянок Leu9–Lys19 (дiлянка 155–167 АIМР1), Tyr27–Asp33 (дiлянка 175–180
АIМР1), Arg39–Ser43 (дiлянка 187–191 АIМР1), Met58–Leu62 (дiлянка 206–210 АIМР1),
Leu78–Ser83 (дiлянка 225–230 АIМР1), Ile88–Ile90 (дiлянка 236–238 АIМР1), Ala138–Tyr140
(дiлянка 286–288 АIМР1), Glu146–Lys148 (дiлянка 294–296 АIМР1).
У випадку N-термiнальної дiлянки АIМР1 результати передбачення вторинної структу-
ри є абсолютно узгодженими — усi використанi сервiси однозначно детектують наявнiсть
ISSN 1025-6415 Доп. НАН України, 2016, №6 105
Рис. 2. Вторинна структура АIМР1 людини згiдно з даними передбачення за амiнокислотною послiдов-
нiстю: а — з використанням веб-сервiсу PSIPRED; б — за сiмома рiзними алгоритмами з використанням
мультипрограмного веб-вервiсу NPS@; b — з використанням веб-сервiсу PredictProtein
великої спiральної дiлянки в межах 5–70 а. з., що може мiстити маленькi невпорядкованi
вставки (до п’яти залишкiв). Результати передбачення вторинної структури N-кiнця АIМР1
чiтко збiгаються з даними кристалографiчних дослiджень його комплексу з глютамiновою
та аргiнiновою амiноацил-тРНК синтетазами (див. рис. 1, а).
Наявнiсть потенцiйних дiлянок з невпорядкованою структурою було розраховано за до-
помогою 10 спецiалiзованих веб-сервiсiв (табл. 1). Зведенi дiаграми передбачення за даними
рiзних сервiсiв i окремих алгоритмiв передбачення наведено на рис. 3. Приклади графiчного
подання даних вiд шести веб-iнструментiв зображено на рис. 4. Використанi веб-iнструмен-
ти розпiзнають невпорядкованi дiлянки, виходячи з їхньої амiнокислотної послiдовностi, на
106 ISSN 1025-6415 Dopov. Nac. akad. nauk Ukr., 2016, №6
основi оцiнки попарних енергетичних взаємодiй мiж амiнокислотними залишками. Посту-
люється, що невпорядкованi дiлянки бiлкiв не набувають стабiльної структури через те,
що їх амiнокислотний склад не дає сформувати достатню кiлькiсть сприятливих взаємодiй
залишкiв мiж собою.
Порiвняння передбачень, отриманих за допомогою рiзних веб-сервiсiв (див. рис. 4) свiд-
чить про високу ймовiрнiсть наявностi невпорядкованих дiлянок у межах Met1–Asn3 (3
а. з.), Thr103–Lys148 (46 а. з.), Met306–Lys312 (7 а. з.). Найбiльш функцiонально значу-
щою серед них є велика дiлянка з 103 по 148 амiнокислотний залишок. Цiкаво, що за
передбаченнями бiльшостi веб-iнструментiв для визначення вторинної структури, в межах
Lys121–Ser140 потенцiйно може знаходитись α-спiраль. Це удаване протирiччя досить про-
сто пояснити тим, що вiдповiдна дiлянка, крiм залишкiв лiзину, характерного для невпо-
рядкованих частин бiлка, також насичена залишками глютамiнової кислоти, яка зазвичай
є маркером саме α-спiральних елементiв. З великою часткою ймовiрностi можна припу-
стити, що спiраль у цiй областi є метастабiльною, тобто такою, що внаслiдок природних
флуктуацiй переходить до невпорядкованого стану i назад. Зазначимо також, що дiлянка
Thr103–Lys148 знаходиться на N-кiнцi та мiждоменному лiнкерi АIМР1 i частково збiгає-
ться з дiлянками, що вiдповiдають за зв’язування з бiлком теплового шоку HSP90B1/gp96,
антиангiогенез, мiграцiю та апоптоз клiтин ендотелiю.
Аналогiчний аналiз ранiше було проведено для тирозил-тРНК синтетази (TyrРС) ссав-
цiв i бiлка Arc1p, якi мають подiбну двомодульну структурну органiзацiю, а їхнi С-кiнцевi
модулi є гомологiчними до С-кiнцевого домену АIМР1 людини [2]. Цим аналiзом також
показано високу ймовiрнiсть невпорядкованого стану мiждоменних лiнкерiв у зазначених
бiлках. Порiвнявши результати роботи [2] з отриманими нами, можна зробити висновок,
що гнучкий мiжмодульний лiнкер є характерною ознакою бiлкiв, якi мiстять ЕМАРII-по-
дiбний С-модуль.
Вiдомо, що природно невпорядкованi бiлки (або вiдповiднi дiлянки в складi модуль-
них бiлкiв) характеризуються великим конформацiйним простором, проте здатнi набувати
цiлком певної просторової структури, взаємодiючи з “канонiчними” впорядкованими бiлка-
ми/доменами. У випадку АIМР1 вiрогiдно припустити наявнiсть бiльш складного i вишу-
каного явища — невпорядкованi дiлянки Thr103–Lys148 у складi цих бiлкiв безпосередньо
Таблиця 1. Зведенi данi передбачення структурно невпорядкованих дiлянок у послiдовностi АIМР1 людини
Веб-сервер Алгоритм
Передбаченi невпорядкованi
амiнокислотнi залишки
Кiлькiсть
дiлянок
DisEMBL1.5 Remark–465 103–147, 305–312 2
Hot–loops 11–18, 41–50, 101–154, 165–174, 289–312 5
Loops/coils 74–92, 103–120, 140–157, 164–187, 194–201, 230–268, 274–312 7
DISOPRED2 – 1–3, 107–119, 131–132, 138–148, 307–312 5
DisPROT VL2 1–4, 119–141, 310–313 3
VL3 28–30, 36–154, 211–232, 241–265, 290–312 5
VL3H 1–7, 11–18, 26–154, 232–269, 306–312 5
VSL2P 1–15, 34–160, 230–274, 307–312 4
FoldIndex 30–39, 47–51, 103–154, 251–312 4
GlobРlot2.3 Russel/Linding 68–83, 162–173, 195–202, 323–349, 389–394 5
IUPred Short 1–7, 107–147, 240–273, 306–312 4
Long 78–93, 97–103, 107–145, 249–258, 264–272 5
PrDOS – 1–10,94–147, 306–312 3
RONN2 – 46–66, 76–147, 252–279 3
ISSN 1025-6415 Доп. НАН України, 2016, №6 107
Рис. 3. Зведенi результати передбачення неструктурованих дiлянок для мономера АIМР1, отриманi за до-
помогою восьми алгоритмiв. Дiлянки, передбаченi одночасно чотирма чи бiльше алгоритмами, видiлено
рамкою
залученi в процес димеризацiї субодиниць АIМР1 i протягом цього процесу iндукують вза-
ємний перехiд одна одної до певної регулярної структури. Подiбна взаємна структуризацiя
є цiлком iмовiрною з огляду на вiдомi властивостi невпорядкованих бiлкiв, проте досi не
описана в науковiй лiтературi. Очевидно, що невпорядкованi дiлянки також можуть вi-
108 ISSN 1025-6415 Dopov. Nac. akad. nauk Ukr., 2016, №6
Рис. 4. Приклади передбачення невпорядкованих дiлянок АIМР1 людини за допомогою деяких серверiв
у графiчному виглядi: а — PrDOS; б — FoldIndex; в — IUPred; г — RONN2. По осi абсцис вiдкладено
iмовiрнiсть наявностi невпорядкованого стану. На всiх графiках горизонтальною лiнiєю позначено рiвень
вiдсiкання для дiлянок з невпорядкованою i впорядкованою структурами
дiгравати iстотну роль при формуваннi комплексiв АIМР1 з молекулами тРНК, а також
з iншими бiлками-партнерами. Проте остаточне пiдтвердження нашої гiпотези потребує де-
тальних дослiджень просторової структури i поведiнки АIМР1 з використанням, зокрема,
методiв обчислювальної молекулярної динамiки.
Цитована лiтература
1. Oldfield C. J., Dunker A.K. Intrinsically disordered proteins and intrinsically disordered protein regions //
Annu. Rev Biochem. – 2014. – 83. – P. 553–584.
2. Odynets K.A., Kornelyuk A. I. Analysis of unstructured regions cytoplasmic tyrosyl-tRNA synthetase of
human by bioinformatical methods // Biopolym. Cell. – 2005. – 21. – P. 446–453.
3. Kim J.H., Han J.M., Kim S. Protein-protein interactions and multi-component complexes of aminoacyl-
trna synthetases // Top. Curr. Chem. – 2014. – 344. – P. 119–144.
4. Renault L., Kerjan P., Pasqualato S. et al. Structure of the EMAPII domain of human aminoacyl-tRNA
synthetase complex reveals evolutionary dimer mimicry // EMBO J. – 2001. – 20. – P. 570–578.
5. Berman H.M., Westbrook J., Feng Z. et al. The Protein Data Bank // Nucleic Acids Res. – 2000. – 28. –
P. 235–242.
ISSN 1025-6415 Доп. НАН України, 2016, №6 109
6. Fu Y., Kim Y., Jin K. S. et al. Structure of the ArgRS-GlnRS-AIMP1 complex and its implications for
mammalian translation // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2014. – 111. – P. 15084–15089.
7. The UniProt Consortium. Activities at the universal protein resource (UniProt) // Nucleic Acids Res. –
2014. – 42: D191–D198.
8. Buchan D.W.A., Minneci F., Nugent T.C.O. et al. Scalable web services for the PSIPRED protein analysis
workbench // Nucleic Acids Res. – 2013. – 41. – P. W340–W348.
9. Yachdav G., Kloppmann E., Kajan L. et al. PredictProtein – an open resource for online prediction of
protein structural and functional features // Nucleic Acids Res. – 2014. – 42, Web Server issue. – P. W337–
W343.
10. Ishida T., Kinoshita K. PrDOS: prediction of disordered protein regions from aminoacid sequence //
Nucleic Acids Res. – 2007. – 35 (Web Server issue). – P. W460–W464.
11. Linding R., Russell R. B., Neduva V., Gibson T. J. GlobPlot: exploring protein sequences for globularity
and disorder // Nucleic Acid Res. – 2003. – 31. – P. 3701–3708.
12. Prilusky J., Felder C. E., Zeev-Ben-Mordehai T. et al. FoldIndex: a simple tool to predict whether a given
protein sequence is intrinsically unfolded // Bioinformatics. – 2005. – 21. – P. 3435–3438.
13. Linding R., Jensen L. J., Diella F. et al. Protein disorder prediction: implications for structural proteomi-
cs // Structure – 2003. – 11. – P. 1453–1459.
14. Ward J. J., Sodhi J. S., McGuffin L. J. et al. Prediction and functional analysis of native disorder in proteins
from the three kingdoms of life // J. Mol. Biol. – 2004. – 337. – P. 635–645.
15. Sickmeier M., Hamilton J.A., LeGall T. et al. DisProt: the database of disordered proteins // Bioinforma-
tics. – 2005. – 21. – P. 137–140.
References
1. Oldfield C. J., Dunker A.K. Annu. Rev Biochem., 2014, 83: 553–584.
2. Odynets K.A., Kornelyuk A. I. Biopolym. Cell., 2005, 21: 446–453.
3. Kim J.H., Han J.M., Kim S. Top. Curr. Chem., 2014, 344: 119–144.
4. Renault L., Kerjan P., Pasqualato S. et al. EMBO J., 2001, 20: 570–578.
5. Berman H.M., Westbrook J., Feng Z. et al. Nucleic Acids Res., 2000, 28: 235–242.
6. Fu Y., Kim Y., Jin K. S. et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2014, 111: 15 084–15 089.
7. The UniProt Consortium. Nucleic Acids Res., 2014, 42: D191–D198.
8. Buchan D.W.A., Minneci F., Nugent T.C.O. et al. Nucleic Acids Res., 2013, 41: W340–W348.
9. Yachdav G., Kloppmann E., Kajan L. et al. Nucleic Acids Res., 2014, 42, Web Server issue: W337–W343.
10. Ishida T., Kinoshita K. Nucleic Acids Res., 2007, 35 (Web Server issue): W460–W464.
11. Linding R., Russell R. B., Neduva V., Gibson T. J. Nucleic Acid Res., 2003, 31: 3701–3708.
12. Prilusky J., Felder C. E., Zeev-Ben-Mordehai T. et al. Bioinformatics, 2005, 21: 3435–3438.
13. Linding R., Jensen L. J., Diella F. et al. Structure, 2003, 11: 1453–1459.
14. Ward J. J., Sodhi J. S., McGuffin L. J. et al. J. Mol. Biol., 2004, 337: 635–645.
15. Sickmeier M., Hamilton J.A., LeGall T. et al. Bioinformatics, 2005, 21: 137–140.
Надiйшло до редакцiї 28.10.2015
Т.С. Лиманская1, А. Ю. Ныпорко1,
член-корреспондент НАН Украины А.И. Корнелюк2,1
1Институт высоких технологий, Киевский национальный университет им. Тараса Шевченко
2Институт молекулярной биологии и генетики НАН Украины, Киев
E-mail: f alex@gmail.com
Анализ неупорядоченных участков белка АIМР1/р43
мультисинтетазного комплекса человека методами биоинформатики
Особенности вторичной структуры и расположения неупорядоченных участков в стру-
ктуре белка АIМР1 — компонента мультисинтетазного комплекса человека — исследо-
ваны с помощью ряда in silico подходов. Выявлено, что наиболее длинный участок белка,
110 ISSN 1025-6415 Dopov. Nac. akad. nauk Ukr., 2016, №6
d n
склонный к формированию неупорядоченной структуры, располагается c 103 по 148 ами-
нокислотный остаток. Интересно, что в пределах этого участка (примерно с 121 по 140
остаток) также возможно наличие α-спирали. Это кажущееся противоречие достаточно
просто объясняется тем, что соответствующий участок насыщен как остатками лизи-
на (маркер неупорядоченных участков белка), так и остатками глютамата (типичный
маркер именно α-спиральных элементов). С большой долей вероятности можно предполо-
жить, что эта спираль является метастабильной, т. е. переходящей к неупорядоченному
состоянию и обратно вследствие естественных флуктуаций молекулы белка.
Ключевые слова: АIМР1/p43, вторичная структура, неупорядоченные участки, биоинфор-
матика.
T. S. Limanska1, A. Yu. Nyporko2,
Corresponding Member of the NAS of Ukraine A. I. Kornelyuk2,1
1Institute of High Technology, Taras Shevchenko National University of Kiev
2Institute of Molecular Biology and Genetics of the NAS of Ukraine, Kiev
E-mail: f alex@gmail.com
Analysis of disordered regions of AIMR1/p43 protein from human
multisynthetase complex with bioinformatics methods
Features of the secondary structure and locations of the disordered regions in the structure of AIMRI
protein — component of the human multisynthetase complex are investigated with several in silico
approaches. It is revealed that the longest part of the protein disclosed to fold into a disordered
structure is located from 103 to 148 amino acid residue. Interestingly, within this region (from
about 121 to residue 140), the presence of α-helix is also possible. This seeming contradiction is
simply explained by the saturation of the appropriate region by both lysine residues (marker of
disordered regions of proteins) and glutamate residues (typical marker of α-helical elements). With
high probability, we can assume that this spiral is metastable, i. e., moving to a disordered state
and back due to natural fluctuations of the protein molecule.
Keywords: AIMR1/p43, secondary structure, disordered regions, bioinformatics.
ISSN 1025-6415 Доп. НАН України, 2016, №6 111
d n
|