Analiza strukturalna i modelowanie białek spliceosomu ludzkiego - prezentacja doktorska, polski

Analiza strukturalna i modelowanie białek spliceosomu ludzkiego

Iga Korneta

SPLICEOSOM

EMD-1294 Three-dimensional structure of the native spliceosome by cryo-electron microscopy, Azubel et al. (2004)

3CW1: Crystal structure of human spliceosomal U1snRNP at 5.5 A resolution, Pomeranz Krummel et al. (2009)

U1, U2, U4/U6, U5: 45 +5 snRNA


U1, U2, U4/U6, U5: 45 +5 snRNA

EJC

CBP

hPrp19/CDC5L, EJC, CBP, TREX, RES:

21


U1, U2, U4/U6, U5: 45 +5 snRNA

EJC

CBP

hPrp19/CDC5L, EJC, CBP, TREX, RES:

21

U2AF65

hPrp22

hnRNP A1

SF2/ASF

61

Na podstawie: The Spliceosome: Design Principles of a Dynamic RNP Machine, Wahl et al. (2009)

koniec 5' koniec 3'

pre-mRNA GU AG A

U2AF65+U2AF35 SF1

U2AF65+U2AF35 U2

kompleks E (wejścia)

kompleks A (presplicingowy)

U1

U2

U1

U1

DECYZJA

BPS


koniec 5' koniec 3'

pre-mRNA GU AG A

U2AF65+U2AF35 SF1

U2AF65+U2AF35 U2



U1

U2

U6 U4

U5

U6 U4

U5

U1

U2

kompleks B (prekatalityczny)

U1

U2 U6

U4

U5

kompleks B*

U2 U6

U5

U1

U1

kompleks C

U2 U6

U5

kompleks posplicingowy

I krok katalizy

II krok katalizy SF3

Lsm

DECYZJA

KATALIZA

BPS


koniec 5' koniec 3'

pre-mRNA GU AG A

U2AF65+U2AF35 SF1

U2AF65+U2AF35 U2



U1

U2

U6 U4

U5

U6 U4

U5

U1

U2


U1

U2 U6

U4

U5

kompleks B*

U2 U6

U5

U1

U1

kompleks C

U2 U6

U5


U2

U6

U5

mRNA intron

I krok katalizy

II krok katalizy SF3

Lsm

DECYZJA

KATALIZA

RECYKLING

BPS


koniec 5' koniec 3'

pre-mRNA GU AG A

U2AF65+U2AF35 SF1

U2AF65+U2AF35 U2



U1

U2

U6 U4

U5

U6 U4

U5

U1

U2


U1

U2 U6

U4

U5

kompleks B*

U2 U6

U5

U1

U1

kompleks C

U2 U6

U5


U2

U6

U5

mRNA intron

I krok katalizy hPrp2

II krok katalizy hPrp22 SF3

Lsm

DECYZJA

KATALIZA

RECYKLING

BPS

hPrp28, hBrr2

hSub2 hPrp5

hPrp43


DECYZJA

KATALIZA

RECYKLING

I FAZA PROJEKTU: ANALIZA REGIONÓW UPORZĄDKOWANYCH I MODELOWANIE

2DT7, Solution structure of the second SURP domain of human splicing factor SF3a120 in complex with a fragment of human splicing factor SF3a60., Kuwasako et al. (2006)

Analiza domen i modelowanie 252 białek

• 465 domen uporządkowanych

• ~90% uporządkowania strukturalnego

• ~50% pełnej długości

• 25 dodatkowych potencjalnych domen

• 401 modeli

• 104 doświadczalne (43 krystalograficzne, 61 NMR)

• 297 teoretyczne (255 porównawczych, 43 de novo)

• ~90% uporządkowania, ~50% pełnej długości

M1

R95

DUF1115

hPrp3

D84 R156

PRO8NT

hPrp8

P120

M1

PWI

hPrp22 PWI

hPrp2 H259

Q338

PWI

hBrr2

zf-C2H2

SF3a120

P407

D435

SF3a120

hPrp3

hBrr2 hPrp8

hPrp22

hPrp2

Typy domen

• Sm (LSM)

• małe wiążące RNA (RRM, PWI, palce cynkowe)

• architektury helikaz RNA (DEAD+Helicase_C)

• duże zbudowane z powtórzeń (TPR, WD40)

• małe wiążące nieuporządkowanie białkowe (WW, GYF, FHA)

• małe funkcjonujące jako ligandy (PRP4)

• związane z ubikwityną (ubiquitin)

• związane z szokiem cieplnym (HSP70)

• izomerazy prolinowej (Pro_isomerase)

Domeny związane z ubikwitynacją

• U2 i U11/U12: 2 białka (SF3a120, U11/U12-25K)

• U5: 1 białko (hPrp8)

• U4/U6.U5: 1 białko (U4/U6.U5-65K)

• kompleks B: 1 białko (UBL5)

• kompleks B*: 2 białka (Cyp-60, RNF113A)

• kompleks C: 4 białka (C1orf55, XAP-5, NOSIP, CCDC130)

• hPrp19/CDC5L: 1 białko (hPrp19)

• TREX: 1 białko (THOC5)

• EJC: 1 białko (SAP18)

• różne: 1 białko (RBQ-1)

DECYZJA

KATALIZA

RECYKLING

II FAZA PROJEKTU: ANALIZA NIEUPORZĄDKOWANIA STRUKTURALNEGO

Analiza nieuporządkowania

BIAŁKA WCZESNE

BIAŁKA PÓŹNE


BIAŁKA WCZESNE

• bardziej nieuporządkowane

BIAŁKA PÓŹNE

• bardziej uporządkowane


BIAŁKA WCZESNE


• nieuporządkowanie bez SS

BIAŁKA PÓŹNE


• nieuporządkowanie z SS


BIAŁKA WCZESNE



• RS, polyP/Q, G-rich

BIAŁKA PÓŹNE



• RS


BIAŁKA WCZESNE




• ULMy, ligandy nie-ULM

BIAŁKA PÓŹNE



• RS

• ligandy nie-ULM


BIAŁKA WCZESNE





BIAŁKA PÓŹNE



• RS

• ligandy nie-ULM

• konserwowane białka wysoce nieuporządkowane


BIAŁKA WCZESNE





BIAŁKA PÓŹNE



• RS

• ligandy nie-ULM

• konserwowane białka wysoce nieuporządkowane

• domeny „powszechne”, homologi białek bakteryjnych i archaea

DECYZJA

KATALIZA

RECYKLING

Warstwa wewnętrzna • uporządkowanie • precyzja działania • wspomaganie katalizy • najstarsza część?


Warstwa pośrednia • płynność struktury • dynamika spliceosomu • ubikwitynacja? • również regiony podobne do RS


Warstwa pośrednia • płynność struktury • dynamika spliceosomu • ubikwitynacja? • również regiony podobne do RS

Warstwa zewnętrzna • brak struktury • białka wczesne • rozpoznawanie,

definicja intronu • odchylenie składu

aminokwasowego • kontrola przez

fosforylację seryn, metylację arginin

2QAM Structural basis for aminoglycoside inhibition of bacterial ribosome recycling, Borovinskaya et al. (2007).

Lewy 3CW1 Crystal structure of human spliceosomal U1snRNP at 5.5 A resolution, Pomeranz Krummel et al. (2009); prawy: 2QAM Structural basis for aminoglycoside inhibition of bacterial ribosome recycling, Borovinskaya et al. (2007).

III FAZA PROJEKTU: PROTEOM SPLICEOSOMALNYGIARDIA LAMBLIA

Wikipedia, „Giardia lamblia”

człowiek dróżdż Giardia lamblia

30 (32) białka

JEST

• Sm/Lsm

• U1-A, U1-C

• większość U2

• U2AF35

• U4/U6 NH2PL1 + U5-15K

• U5 Brr2, Prp8 (inny koniec C)

• C-końcowe domeny helikaz Prp 2/16/22/43

• Prp38, RNF113A, CCAP2, EIF4A3(?)

NIE MA

• długie nieuporządkowanie

• ligandy i partnerzy z U2, U4/U6.U5

• U2 SF3a120 (Surp, ubiquitin)

• U2AF65

• większość U4/U6.U5 (w tym 65K)

• końce N i C Brr2

• N-końcowe domeny helikaz Prp 2/16/22/43

• RNF113A zf-C3HC4, pozostałe białka

DECYZJA

KATALIZA

RECYKLING

PUBLIKACJA DANYCH

http://iimcb.genesilico.pl/SpliProt3D/ Programistą serwisu jest mgr Marcin Magnus.

http://iimcb.genesilico.pl/SpliProt3D/

http://iimcb.genesilico.pl/SpliProt3D/

Podsumowanie

• Faza I: • Wykrycie 465+25 domen w białkach spliceosomu ludzkiego

• Stworzenie biblioteki 401 modeli strukturalnych

• Faza II: • Analiza nieuporządkowanych regionów spliceosomu ludzkiego

• Stworzenie modelu opisującego zjawisko

• Konkretne przewidywania dla weryfikacji doświadczalnej

• Faza III: • Opis zredukowanego proteomu spliceosomalnego G. lamblia

• Publikacja danych

Szczegóły projektu

• Miejsce wykonania: MIBMiK Warszawa, Laboratorium Bioinformatyki i Inżynierii Białka

• Pomysł projektu i nadzór: prof. Janusz M. Bujnicki

• Współpraca: mgr Marcin Magnus (zaprogramowanie strony SpliProt3D)

• Fundusze: EU 6th FP LSHG-CT-2005-518238 („EURASNET”)

• Dodatkowa moc obliczeniowa: ICM UW G27-4

Publikacje

• Analiza uporządkowania, modelowanie białek, proteom G. lamblia, strona SpliProt3D - „Structural Bioinformatics of the Human Spliceosomal Proteome” (Korneta I, Magnus M, Bujnicki JM, Nucleic Acids Res 2012 Aug 1;40(15):7046-65; PMID: 22573172)

• Analiza nieuporządkowania - „Intrinsic Disorder in the Human Spliceosomal Proteome” (Korneta I, Bujnicki JM, PLoS Comp Biol 2012 Aug;8(8):e1002641; PMID: 22912569)

SLAJDY UZUPEŁNIAJĄCE

SS

bez SS

Przyrównanie homologów

Adnotacje do białka ludzkiego

https://genesilico.pl/meta2/



Modyfikacje posttranslacyjne

podobne do RS

• białka SR

• białka SRm160/300, U1-70K

• niski poziom zagrzebania

• fosforylacja seryn

• fosforylacja => wiązanie

bogate w glicynę

• białka hnRNP, np. hnRNP A1

• białka SR, SmB/B', U1-70K

• wysoki poziom zagrzebania

• metylacja arginin

• metylacja => brak wiązania

Analiza strukturalna i modelowanie białek spliceosomu ludzkiego - prezentacja doktorska, polski

Documents

Transcript of Analiza strukturalna i modelowanie białek spliceosomu ludzkiego - prezentacja doktorska, polski