Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Исследование функциональных свойств рековерина, содержащего реконструированный Ca2+ - связывающий центр EF4

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Ваганова, Светлана Алексеевна

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Общая схема зрительной трансдукции.

1.1. Строение глаза, сетчатки и фоторецепторных клеток.

1.2. Морфология и состав наружных сегментов палочек.

1.3. Передача зрительного сигнала.

1.4. Восстановление темнового состояния фоторецепторной клетки.

2. Рековерин.

2.1. Тканевая и клеточная локализация.

2.2. Ген и первичная структура.

2.3. N-концевое ацилирование.

2.4. Са2+-связывающие центры рековерина.'.

2.5. Са2+-зависимое взаимодействие рековерина с фоторецепторными мембранами.

2.6. Ортологи и гомологи рековерина.

3. Родопсинкиназа.

3.1. Ген и тканевая локализация родопсинкиназы.

3.2. Характеристика доменов родопсинкиназы и посттрансляционные модификации.

3.3. Взаимодействие родопсинкиназы с родопсином и ее активация.

3.4. Участки фосфорилирования родопсина родопсинкиназой.

3.5. «Фосфорилирование родопсина с высоким выходом».

4. Рековерин как Са2+-сенсор родопсинкиназы.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

1. Материалы и реактивы.

2. Выделение плазмидной ДНК из бактериальных клеток.

3. Мутагенез с помощью полимеразной цепной реакции.

4. Отбор мутантных клонов.

5. Секвенирование ДНК.

6. Экспрессия рековерина и его мутантов в клетках E.coli.

7. Выделение рекомбинантного рековерина дикого типа и его мутантных форм.

8. Приготовление кальциевых буферов и измерение [Са ]free.

9. Определение количества кальция, связанного с рековерином.

10. Выделение наружных сегментов палочек сетчатки.

11. Получение отмытых мочевиной фоторецепторных мембран.

12. Связывание рекомбинантного рековерина и его мутантных форм с отмытыми мочевиной фоторецепторными мембранами.

13. Выделение родопсинкиназы.

14. Определение активности родопсинкиназы.

15. SPR-спектроскопия.

15.1. Приготовление и иммобилизация липосом.

15.2. Измерение связывания рековерина и его мутантных форм с SPR-чипом. Обработка экспериментальных данных.

16. Аналитические процедуры.

16.1. Определение концентрации белков.

16.2. SDS-электрофорез в полиакриламидном геле.

16.3. Электрофорез ДНК в агарозном геле.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

1. Получение мутантов рековерина, модифицированных по четвертому Са2+-связывающему центру (EF+4) и одновременно с нарушенной Са2+ -связывающей способностью у EF2 (EF-2+4) и

EF3 (EF-3+4).

1.1. Клонирование мутантов рековерина EF+4, EF-2+4 и EF-3+4.

1.2. Экспрессия мутантов рековерина EF+4, EF-2+4 и EF-3+4.

1.3. Выделение мутантов рековерина EF+4, EF-2+4 и EF-3+4.

2. Связывание ионов кальция мутантами рековерина, модифицированными по четвертому Са -связывающему центру.

2.1. Мутант EF+4.

2.2. Мутант EF-2+4.

2.3. Мутант EF-3+4.

3. Са2+-зависимое взаимодействие мутантов рековерина, модифицированных по четвертому Са2+-связывающему центру, с фоторецепторными мембранами.

4. Са2+-зависимое ингибирование родопсинкиназы мутантами рековерина, модифицированными по четвертому Са2+-связывающему центру.

5. Изучение взаимодействия мутантов рековерина по четвертому Са2+-связывающему центру с иммобилизованным липидным бислоем методом SPR-спектроскопии.

5.1. Принцип метода SPR-спектроскопии.

5.2. Применимость метода SPR-спектроскопии для изучении взаимодействия мутанта рековерина EF+4 с иммобилизованным липидным бислоем.

5.3. Изучение зависимости взаимодействия мутанта EF+4 с липидным бислоем, иммобилизованным на SPR-чипе, от концентрации ионов кальция и белка.

5.4. Кинетика диссоциации мутантов EF+4, EF-2+4 и EF-3+4 из комплекса с липидным бислоем, иммобилизованным на SPR-чипе.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Исследование функциональных свойств рековерина, содержащего реконструированный Ca2+ - связывающий центр EF4"

Нейрональные кальциевые сенсоры (NCS, neuronal calcium senI sors) образуют семейство EF-hand-содержащих Ca -связывающих белков, как правило, высокоспецифичных для нервных клеток. Эти белки выполняют регуляторную роль в отношении различных внутриклеточных белков-мишеней таких, как: протеинкиназы, гуанилат-циклазы, аденилатциклазы и ионные каналы. Типичным представителем семейства NCS является рековерин, высокоспецифичный для I нейронов сетчатки. Рековерин участвует в Са -зависимой регуляции зрительной трансдукции, являясь Са2+-сенсором родопсинкиназы -фермента, десенситизирующего фотоактивированный родопсин путём его фосфорилирования. Общим свойством представителей семейства NCS является наличие в их структуре четырех потенциальных Са -связывающих центров типа EF-hand. При этом в большинстве случаев Са2+-связывающий центр EF1 не способен координировать катионы, поскольку нарушена его каноническая последовательность. Молекула рековерина, помимо нефункционального центра EF1, содержит в сво

2+ ей структуре Са -связывающий центр EF4, который также не способен связывать ионы кальция: таким образом, в его молекуле только два Са2+-связывающих центра, а именно EF2 и EF3, координируют ка

2+ тион. Наличие активного четвертого Са -связывающего центра в структуре молекулы белка характерно почти для всех представителей семейства NCS, что свидетельствует о необходимости центра EF4 для нормального функционирования белков этого семейства. Однако, поскольку ранее не было продемонстрировано влияние активного четвертого Са2+-связывающего центра молекулы рековерина на его функциональные свойства, мы попытались ответить на этот вопрос в настоящей работе, используя мутантные формы белка с «восстановленной» способностью координировать катион центром EF4.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Са2+-зависнмая регуляция фосфорилирования родопсина: рековерин и родопсинкиназа».

Заключение Диссертация по теме "Биохимия", Ваганова, Светлана Алексеевна

выводы

1. Исследованы основные функциональные свойства мутантных форм рековерина с заменами в его Са2+-связывающих центрах:

- «EF+4» с заменами G160D, К161Е, K162N, D165G и K166Q в 4-м Са -связывающем центре, приводящими к появлению у этого центра способности связывать ионы кальция;

- «EF-2+4» с заменой E85Q во 2-м Са2+-связывающем центре, приводящей к потере у этого центра способности связывать ио

2+ ны кальция, и вышеуказанными заменами в 4-м Са -связывающем центре;

2+

- «EF-3+4» с заменой E121Q во 3-м Са -связывающем центре, приводящей к потере у этого центра способности связывать ионы кальция, и вышеуказанными заменами в 4-м Са -связывающем центре.

2. Реконструкция Са -связывающего центра EF4 в рековерине не влияет на заполнение катионами его Са2+-связывающих центров EF2 и EF3.

Л I

3. В рековерине с реконструированным 4-м Са -связывающим центром отсутствует кооперативное взаимодействие этого центра с

2-ь .

Са -связывающими центрами EF2 и EF3. у .

4. Связывание ионов кальция в одном из Са -связывающих центров, локализованных в С-концевом домене рековерина, необходимо и достаточно для функционирования его Са -миристоильного переключателя и, соответственно, для взаимодействия рековерина с фоторецепторными мембранами и ингибирования родопсинкиназы.

2+

5. Реконструкция 4-го Са -связывающего центра в рековерине, в ко

2+ тором 3-й Са -связывающий центр EF3 модифицирован и не способен связывать ионы кальция, функционально компенсирует отсутствие связывания ионов кальция в Са2+-связывающем центре EF3.

6. Методом поверхностного плазмон-резонанса показано, что 2-й Са2+-связывающий центр рековерина контролирует время нахождения белка на поверхности липидного бислоя.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Ваганова, Светлана Алексеевна, Пущино

1. Филиппов П.П., Аршавский В.Ю., Дижур A.M. (1987). Биохимия зрительной рецепции. Итоги науки и техники. ВИНИТИ, т.26.

2. Николлс Дж.Г., Мартин А.Р., Валлас Б.Дж., Фукс П.А. (2003). Передача и кодирование сигнала в сетчатке глаза. От нейрона к мозгу. гл.19.

3. Philippov, Р. (2000). Phototransduction and calcium. Membr. Cell. Biol. 13, p. 195-206.

4. Ostroy SE. (1977). Rhodopsin and the visual process. Biochim Biophys Acta, 463(1), p. 91-125.

5. Chabre, M. (1985). Trigger and amplification mechanisms in visual phototransduction. Ann. Rev. Biophys. Chem. 14, p. 331-360.

6. Абдулаев, Н.Г. и Артамонов, И.Д. (1984). Биоорганическая химия зрительного процесса. Биол. мембраны. 1, с. 775-793.

7. Dratz, Е.А. and Hargrave, P.А. (1983). The structure of rhodopsin and the rod outer segment disk membrane. Trends Biochem. Sci. 8, p. 128-131.

8. Hamm, H.E. and Bownds, M.D. (1986). Protein complement of rod outer segments of frog retina. Biochemistry 25, p. 4512-4525.

9. Schwartz, E.A. (1981). First events in vision: the generation of responses in vertebrate rods. J. Cell Biol. 90, p. 271-278.

10. Senin, I.I., Koch, K.-W., Akhtar, M. and Philippov, P.P. (2002). Ca2+-dependent control of rhodopsin phosphorylation: recoverin and rhodopsin kinase. Photoreceptors and Calcium, p. 24-32.

11. Yau, K.-W. and Baylor, D.A. (1989). Cyclic GMP-activated conductance of retinal photoreceptor cells. Annu. Rev. Neurosci. 12, p. 289-327.

12. Schnetkamp, P.P.M, Szerencsei, R.T. and Basu, D.K. (1991). Unidirectional Na+, Ca2+ and K+ fluxes through the bovine rod outer segment Na+ -Ca2+-K+-exchanger. J. Biol. Chem. 266, p. 198-206.

13. Cervetto, L., Lagnado, L., Perry, R.J, Robinson, D.W. and McNaugh-ton, P.A. (1989). Extrusion calcium from rod outer segments is driven by both sodium and potassium gradients. Nature 337, p. 740-743.

14. Ratto, G.M, Payne, R, Owen, W.G. and Tsien, R.Y. (1988). The concentration of cytosolic free calcium in vertebrate rod outer segments measured with Fura-2. J. Neurosci. 8, p. 3240-3246.

15. Pfister, С., Chabre, М., Plouet, J., Tuyen, V.V., De Kozak, Y., Faure J.P. and Kuhn, H. (1985). Retinal S antigen identified as the 48K protein regulating light-dependent phosphodiesterase in rods. Scince 228, p. 891893.

16. Kuhn, H. and Wilden, U. (1987). Deactivation of photoactivated rhodopsin by rhodopsin kinase and arrestin. J. Recept. Res. 7, p. 283-298.

17. Hargrave, P.A. and McDowell, J.H. (1992). Rhodopsin and phototrans-duction: a model system for G protein-linked receptors. FASEB Journal 6, p. 2323-2331.

18. Faurobert, E. and Hurley, J.B. (1997). The core domain of new retina specific RGS protein stimulates the GTPase activity of transducin in vitro. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94, p. 2945-2950.

19. Chen, C.-K., Wieland, T. and Simon, M.I. (1996). RGS-r, a retinal specific RGS protein, binds an intermediate conformational of transducin and enchances recycling. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93, p. 12885-12889.

20. Hsu, Y.-T. and Molday, R.S. (1993). Modulation of the cGMP-gated channel of rod photoreceptor cell by calmodulin. Nature. 361, p. 76-79.

21. Dizhoor, A.M., Ray, S., Kumar, S., Niemi, G., Spencer, M., Brolley, D., Walsh, K.A., Philipov, P.P., Hurley, J.B. and Stryer, L. (1991). Recov-erin: A calcium sensitive activator of retinal rod guanylate cyclase. Science. 251, p. 915-918.

22. Gorczyca, W.A., Polans, A.S., Surgucheva, I.G., Subbaraya, I., Baehr, W. and Palczewski, K. (1995). Guanylyl cyclase activation protein. J. Biol. Chem. 270, p. 22029-22036.

23. Dizhoor, A.M., Lowe, D.G., Olshevskaya, E.V., Laura, R.P. and Hurley, J.B. (1994). The human photoreceptor membrane guanylyl cyclase, RetGC, is present in outer segments and is regulated by calcium and a soluble activator. Neuron. 12, p. 1345-1352.

24. Haeseleer, F, Sokal, I, Li, N, Pettenati, M, Rao, N, Bronson, D, Wechter, R, Baehr, W. and Palczewski, K. (1999). Molecular characterization of a third member of the guanylyl cyclase-activating protein subfamily J. Biol. Chem. 274, p. 6526-6535.

25. Kawamura, S. (1993). Rhodopsin phosphorylation as a mechanism of cyclic GMP phosphodiesterase regulation by S-modulin. Nature 362, p. 855-857.

26. Дижур A.M., Некрасова Э.Н, Филиппов П.П. (1991). Новый специфичный для фоторецепторных клеток белок с молекулярной массой 26 кДа, способный связываться с иммобилизованным делипидизиро-ванным родопсином. Биохимия 56, с. 225-229.

27. Lambrecht, H.-G. and Koch, K.-W. (1991). Light-dependent phosphorylation a 26 kd calcium binding protein from bovine rod outer segments. FEBS Lett. 317, p. 45-48.

28. De Raad, S, Comte, M, Nef, P, Lenz, S.E, Gundelfinger, E.D. and Cox, J. A. (1995). Distribution pattern of three neural calcium-binding proteins (NSC-1, VILIP and recoverin) in chicken, bovine and rat retina. His-tochem. J. 27, p. 524-535.

29. Korf, H.W, White, B.H, Schaad, N.C. and Klein, D.C. (1992). Recoverin in pineal organs and retinae of various vertebrate species including man. Brain Research 595, p. 57-66.

30. Milam, A.H, Dacey, D.M. and Dizhoor, A. (1993). Recoverin immu-noreactivity in mammalian cone bipolar cells. Vis. Neurosci. 10, p. 1-12.

31. Wiechmann, A.F. and Hammarback, J.A. (1993). Expression ofrecov-erin mRNA in the human retina: localization by in situ hybridization. Exp. Eye Res. 57, p. 763-769.

32. McGinnis, J.F., Stepanik, P.L., Jariangprasert, S. and Lerious, V. (1997). Functional significance of recoverin localization in multiple retina cell types. J. Neurosci. Res. 50, p. 487-495.

33. Dalil-Thiney, N., Bastianelli, E., Pochet, R., Reperant, J. and Versaux-Botteri, C. (1998). Recoverin and hippocalcin distribution in the lamprey (Lampreta fluviatilis) retina. Neurosci. Lett. 247, p. 163-166.

34. Bazhin, A.V., Poplinskaya, V.A., Tikhomirova, N.K. et al. (2003) Immunochemical localization of calcium-binding protein recoverin in retina of newt Pleurodeles wait. Biol. Bull. (Moscow), (in press).

35. Bastianelli, E. and Pochet, R. (1994). Calbindin-D28k, calretinin, and recoverin immunoreactivities in developing chick pineal gland. J. Pineal. Res. 17, p. 103-111.

36. Bastianelli, E., Polans, A.S., Hidaka, H. and Pochet R. (1995). Differential distribution of six calcium-binding proteins in the rat olfactory epithelium during postnatal development and adulthood. J. Сотр. Neurol. 354, p. 395-409.

37. Wiechmann, A.F. and Hammarback, J.A. (1993). Molecular cloning and nucleotide sequence of a cDNA encoding recoverin from human retina. Exp. Eye Res. 56, p. 463-470.

38. Wiechmann, A.F., Akots, G., Hammarback, J.A., Pettenati, M.J., Rao, P.N. and Bowden, D.W. (1994). Genetic and physical mapping of human recoverin: a gene expressed in retinal photoreceptors. Invest. Ophtalmol. Vis. Sci. 35, p. 325-331.

39. Klenchin, V.A., Calvert, P.D. and Bownds, M.D. (1995). Inhibition of rhodopsin kinase by recoverin. Further evidence for a negative feedback system in phototransduction. J. Biol. Chem. 270, p. 16147-16152.

40. Ames, J.B., Porumb, Т., Tanaka, Т., Ikura, M. and Stryer, L. (1995). Amino-terminal myristoylation induces cooperative calcium binding to recoverin. J. Biol. Chem. 270, p. 4526-4533.

41. Hughes, R.E, Brzovic, P.S, Klevit, R.E. and Hurley, J.B. (1995). Calcium-dependent solvation of the myristoyl group of recoverin. Biochemistry 34, p. 11410-11416.

42. Kretsinger, R.H, Rudnick, S.E. and Weissman, L.J. (1986). Crystal structure of calmodulin. J. Inorg. Biochem. 28, p. 289-302.

43. Babu, Y.S, Bugg, C.E. and Cook, W.J. (1988). Three-dimensional structure of calmodulin refined at 2.2 A resolution. J. Molec. Biol. 204, p. 191-204.

44. Crivici, A. and Ikura, M. (1995). Molecular and structural basis of target recognition by calmodulin. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 24, p. 85-116.

45. Senin II, Koch KW, Akhtar M, Philippov PP. (2002). Ca2+-dependent control of rhodopsin phosphorylation: recoverin and rhodopsin kinase. Adv Exp Med Biol. 514, p. 69-99.

46. Flaherty, K.M, Zozulya, S, Stryer, L. and McKay, D.B. (1993). Three-dimensional structure of recoverin, a calcium sensor in vision. Cell 75, p. 709-716.

47. Ames, J.B., Ishima, R, Tanaka, T, Gordon, J.I, Stryer, L. and Ikura, M. (1997) Molecular mechanics of calcium-myristoyl switches. Nature 389, p. 198-202.

48. Tachibanaki, S, Nanda, K, Sasaki, K, Ozaki, K. and Kawamura, S. (2000) Amino acid residiues of S-modulin responsible for interaction with rhodopsin kinase. J. Biol. Chem. 275, p. 3313-3319.

49. Zozulya, S. and Stryer, L. (1992). Calcium-myristoyl protein switch. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89, p. 11569-11573.

50. Ames, J.B, Hamasaki, N. and Molchanova, T. (2002). Structure and calcium-binding studies of a recoverin mutant (E85Q) in an allosteric intermediate state. Biochemistry 41, p. 5776-5787.

51. Ladant, D. (1995). Calcium and membrane binding properties of bovine neurocalcin delta expressed in Escherichia coli. J. Biol. Chem. 270, p. 3179-3185.

52. Senin II, Fischer T, Komolov KE, Zinchenko DV, Philippov PP, Koch KW. (2002). Ca2+-myristoyl switch in the neuronal calcium sensor recoverin requires different functions of Ca2+-binding sites. J Biol Chem. 277(52), p. 50365-72.

53. Surgucheva, I., Dizhoor, A.M., Hurley, J.B., Palczewski, K. and Baehr, W. (1997). Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 38, p. 477.

54. Semple-Rowland, S.L., Gorczyca, W.A., Buczylko, J., Helekar, B.S., Ruiz, C.C., Subbaraya, I., Palczewski, K. and Baehr, W. (1996). Expression of GCAP1 and GCAP2 in the retinal degeneratiom mutant chicken retina. FEBS Lett. 385, p. 47-52.

55. Dizhoor, A.M. and Hurley, J.B. (1999). Regulation of photoreceptor membrane guanylyl cyclases by guanylyl cyclase activator proteins. Methods 19, p. 521-531.

56. Braunewell, K.-H. and Gundelfinger, E.D. (1999). Intracellular neuronal calcium sensor proteins: a family of EF-hand calcium-binding proteins in search of a function. Cell. Tissue Res. 295, p. 1-12.

57. Okazaki, K., Watanabe, M., Ando, Y., Hagiwara, M., Terasawa, M., Hidaka, H. (1992). Full sequence of neurocalcin, a novel calcium-binding protein abundant in central nervous system. Biochem. Biophys. Res. Com-mun. 185, p. 147-153.

58. Kumar, S.V. and Kumar, V.D. (1999). Crystal structure of recombinant neurocalcin. Nature Struct. Biol. 6, p. 80-88.

59. Hendricks, K.B, Wang, B.Q, Schnitders, E.A. and Thorner, J. (1999). Yeast homologue of neuronal frequenin is a regulator of phosphatidylinosi-tol-4-ОН kinase. Nat. Cell Biol. 1, p. 234-241.

60. McFerran, B, Graham, M.E. and Burgoyne, R.D. (1998). Lack of bioeffects of ultrasound energy after intravenous administration of FS069 (Optison) in the anesthetized rabbit. J. Biol. Chem. 273, p. 22768-22772.

61. Olafsson, P, Soares, H.D, Herzog, K.H, Wang, T, Morgan, J.I. and2+ ф t 9 Lu, B. (1997). The Ca -binding protein, frequenin is a nervous systemspecific protein in mouse preferentially localized in neurites. Brain Res.

62. Mol. Brain Res. 44, p. 73-81.

63. Olafsson, P, Wang, T. and Lu, B. (1995). The Ca2+-binding protein, frequenin is a nervous system-specific protein in mouse preferentially localized in neurites. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92, p. 8001-8005.

64. Bourne, Y, Dannenberg, J, Pollmanni, V, Marchot, P. and Pongsi, O. (2001). Immunocytochemical localization and crystal structure of human frequenin (neuronal calcium sensor 1). J. Biol. Chem. 276, p. 11949— 11955.

65. Towler, D.A., Gordon, J.I, Adams, S.P. and Glaser, L. (1988). The biology and enzymology of eukaryotic protein acylation. Annu. Rev. Bio-chem. 57, p. 69-99.

66. Nakamura, T.Y, Pountney, D.J, Ozaita, A, Nandi, S, Ueda, S, Rudy, B. and Coetzee, W.A. (2001). A role for frequenin, a Ca -binding protein, as a regulator of Kv4 K+-currents. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98, p. 1280812813.

67. De Castro, E, Nef, S, Fiumelli, H, Lenz, S.E, Kawamura, S. and Nef, P. (1995). Regulation of rhodopsin phosphorylation by a family of neuronal calcium sensors. Biochem. Biophys. Res. Commun. 216 (1), p. 133-140.

68. An, W.F, Bowlby, M.R, Betty, M, Cao, J, Ling, H.P, Mendoza, G, Hinson, J.W, Mattsson, K.I, Strassle, B.W, Trimmer, J.S. and Rhodes, K.J. (2000). Modulation of A-type potassium channels by a family of calcium sensors. Nature 403, p. 553-556.

69. Bahring, R., Dannenberg, J., Peters, H.C., Leicher, Т., Pongs, O. and Isbrandt, D. (2001). Conserved Kv4 N-terminal domain critical for effects of Kv channel-interacting protein 2.2 on channel expression and gating. J. Biol. Chem. 276, p. 23888-23894.

70. Carrion, A.M., Link, W.A., Ledo, F., Mellstrom, B. and Naranjo, J.R.9.11999). DREAM is a Ca -regulated transcriptional repressor. Nature 398, p. 80-84.

71. Arshavsky VY. (2002). Rhodopsin phosphorylation: from terminating single photon responses to photoreceptor dark adaptation. Trends Neurosci. 25(3), p. 124-6.

72. Kohout ТА, Lefkowitz RJ. (2003). Regulation of G protein-coupled receptor kinases and arrestins during receptor desensitization. Mol Pharmacol. 63(1), p. 9-18.

73. Lee SJ, Xu H, Montell C. (2004). Rhodopsin kinase activity modulates the amplitude of the visual response in Drosophila. Proc Natl Acad Sci U S A. 101(32), p. 11874-9.

74. Maeda T, Imanishi Y, Palczewski K. (2003). Rhodopsin phosphorylation: 30 years later. Prog Retin Eye Res.22(4), p. 417-34.

75. Konstantin Levay, Daulet K. Satpaev, Alexey N. Pronin, Jeffrey L. Be-novic, Vladlen Z. Slepak. (1998). Localization of the Sites for Ca2+-Binding Proteins on G Protein-Coupled Receptor Kinases. Biochemistry, 37, p. 13650-13659.

76. Palczewski K, Carruth ME, Adamus G, McDowell JH, Hargrave PA. (1990). Molecular, enzymatic and functional properties of rhodopsin kinase from rat pineal gland. Vision Res.;30(8), p. 1129-37.

77. Kunapuli P, Gurevich VV, Benovic JL. (1994). Phospholipid-stimulated autophosphorylation activates the G protein-coupled receptor kinase GRK5. J Biol Chem., 269(14), p. 10209-12.

78. Firsov D, Elalouf JM. (1997). Molecular cloning of two rat GRK6 splice variants. Am J Physiol., 273(3 Pt 1), p. C953-61.

79. Cassill, J.A., Whitney, M., Joazeiro, C.A., Becker, A., Zuker, C.S., (1991). Isolation of Drosophila genes encoding G protein-coupled receptor kinases. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88, p. 11067-11070.

80. Kikkawa, S., Yoshida, N., Nakagawa, M., Iwasa, Т., Tsuda, M. (1998). A novel rhodopsin kinase in octopus photoreceptor possesses a pleckstrin homology domain and is activated by G protein betagamma-subunits. J. Biol. Chem. 273, p. 7441-7447.

81. Mayeenuddin, L.H., Mitchell, J. (2001). cDNA cloning and characterization of a novel squid rhodopsin kinase encoding multiple modular domains. Vis. Neurosci. 18, p. 907-915.

82. Brown, N.G., Fowles, C., Sharma, R., Akhtar, M. (1992). Mechanistic studies on rhodopsin kinase. Light-dependent phosphorylation of C-terminal peptides of rhodopsin. Eur. J. Biochem. 208, p. 659-667.

83. Dean, K.R., Akhtar, M. (1996). Novel mechanism for the activation of rhodopsin kinase: implications for other G protein-coupled receptor kinases (GRK'S). Biochemistry 35, p. 6164-6172.

84. McCarthy, N.E., Akhtar, M. (2002). Activation of rhodopsin kinase. Biochem. J. 363, p. 359-364.

85. Dean, K.R. and Akhtar, M. (1993). Phosphorylation of solubilized dark-adapted rhodopsin. Insights into the activation of rhodopsin kinase. Eur. J. Biochem. 21, p. 881-890.

86. Hisatomi, O., Matsuda, S., Satoh, Т., Kotaka, S., Imanishi, Y., Toku-naga, F. (1998). A novel subtype of G-protein-coupled receptor kinase, GRK7, in teleost cone photoreceptors. FEBS Lett. 424, p. 159-164.

87. Chen, C.K., Zhang, K., Church-Kopish, J., Huang, W., Zhang, H., Chen, Y.J., Frederick, J.M., Baehr, W. (2001). Characterization of human GRK7 as a potential cone opsin kinase. Mol. Vis. 7, p. 305-313.

88. Zhao, X., Huang, J., Khani, S.C., Palczewski, K. (1998). Molecular forms of human rhodopsin kinase (GRK1). J. Biol. Chem. 273, p. 51245131.

89. Sears, S., Erickson, A., Hendrickson, A. (2000). The spatial and temporal expression of outer segment proteins during development of macaca monkey cones. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 41, p. 971-979.

90. Lyubarsky, A.L, Chen, C, Simon, M.I, Pugh Jr., E.N. (2000). Mice lacking g-protein receptor kinase 1 have profoundly slowed recovery of cone-driven retinal responses. J. Neurosci. 20, p. 2209-2217.

91. Ho, A.K, Somers, R.L, Klein, D.C. (1986). Development and regulation of rhodopsin kinase in rat pineal and retina. J. Neurochem. 46, p. 1176-1179.

92. Somers, R.L, Klein, D.C. (1984). Rhodopsin kinase activity in the mammalian pineal gland and other tissues. Science 226, p. 182-184.

93. Zhao, X, Haeseleer, F, Fariss, R.N, Huang, J, Baehr, W, Milam, A.H, Palczewski, K. (1997). Molecular cloning and localization of rhodopsin kinase in the mammalian pineal. Vis. Neurosci. 14, p. 225-232.

94. Wilden U, Kuhn H. (1982). Light-dependent phosphorylation of rhodopsin: number of phosphorylation sites. Biochemistry, 21, p. 30143022.

95. Premont, R.T, Inglese, J, Lefkowitz, R.J. (1995). Protein kinases that phosphorylate activated G protein-coupled receptors. Faseb J. 9 (2), p. 175-182.

96. Palczewski, K, Buczylko, J, Lebioda, L, Crabb, J.W, Polans, A.S. (1993). Identi.cation of the N-terminal region in rhodopsin kinase involved in its interaction with rhodopsin. J. Biol. Chem. 268, p. 6004-6013.

97. Siderovski, D.P, Hessel, A, Chung, S, Мак, T.W, Tyers, M. (1996). A new family of regulators of G-protein-coupled receptors? Curr. Biol. 6, p. 211-212.

98. He, W, Cowan, C.W, Wensel, T.G. (1998). RGS9, a GTPase accelerator for phototransduction. Neuron 20, p. 95-102.

99. Ross, E.M, Wilkie, T.M. (2000). GTPase-activating proteins for het-erotrimeric g proteins: regulators of G protein signaling (RGS) and RGS-like proteins. Annu. Rev. Biochem. 69, p. 795-827.

100. Lorenz W, Inglese J, Palczewski K, Onorato JJ, Caron MG, Lefkowitz RJ. (1991). The receptor kinase family: primary structure of rhodopsin kinase reveals similarities to the beta-adrenergic receptor kinase. Proc Natl Acad Sci USA, 88(19), p. 8715-9.

101. Inglese, J, Glickman, J.F, Lorenz, W, Caron, M.G, Lefkowitz, R.J. (1992a). Isoprenylation of a protein kinase. Requirement of farnesyla-tion/alpha-carboxyl methylation for full enzymatic activity of rhodopsin kinase. J. Biol. Chem. 267, p. 1422-1425.

102. Inglese, J., Koch, W.J., Caron, M.G., Lefkowitz, R.J. (1992b). Iso-prenylation in regulation of signal transduction by G-proteincoupled receptor kinases. Nature 359, p. 147-150.

103. Palczewski K, Buczylko J, Van Hooser P, Carr SA, Huddleston MJ, Crabb JW. (1992). Identification of the autophosphorylation sites in rhodopsin kinase. J Biol Chem., 267(26), p. 18991-8.

104. Buczylko J, Gutmann C, Palczewski K. (1991). Regulation of rhodopsin kinase by autophosphorylation. Proc Natl Acad Sci U S A., 88(6), p. 2568-72.

105. Palczewski K, Ohguro H, Premont RT, Inglese J. (1995). Rhodopsin kinase autophosphorylation. Characterization of site-specific mutations. J Biol Chem., 270(25), p. 15294-8.

106. Satpaev DK, Chen CK, Scotti A, Simon MI, Hurley JB, Slepak VZ. (1998). Autophosphorylation and ADP regulate the Ca -dependent interaction of recoverin with rhodopsin kinase. Biochemistry, 37(28), p. 1025662.

107. Palczewski, K., McDowell, J.H., Hargrave, P.A., 1988a. Purification and characterization of rhodopsin kinase. J. Biol. Chem. 263, p. 140674073.

108. Ovchinnikov, Y.A. (1982). Rhodopsin and bacteriorhodopsin: structure function relationships. FEBS Lett. 148, p. 179-191.

109. Mullen, E. and Akhtar, M. (1982). Topographic and activesite studies on bovine rhodopsin. FEBS Lett. 132, p. 261-264.

110. Ovchinnikov, Y. A., Abdulaev, N. G. and Bogachuk, A. S. (1988). Two adjacent cysteine residues in the C-terminal cytoplasmic fragment of bovine rhodopsin are palmitylated. FEBS Lett. P. 230, 1-5.

111. Palczewski K, McDowell JH, Hargrave PA. (1988). Rhodopsin kinase: substrate specificity and factors that influence activity. Biochemistry, 27(7), p. 2306-13.

112. Pulvermuller A, Palczewski K, Hofmann KP. (1993). Interaction between photoactivated rhodopsin and its kinase: stability and kinetics of complex formation. Biochemistry, 32(51), p. 14082-8.

113. McCarthy NEM. (1998) Mechanistic studies on rhodopsin kinase: a farnesylated protein. PhD Thesis. Southampton University, Southampton.

114. Pullen N, Akhtar M. (1994). Rhodopsin kinase: studies on the sequence of and the recognition motif for multiphosphorylations. Biochemistry, 33(48), p. 14536-42.

115. Frank RN, Buzney SM. (1975). Mechanism and specificity of rhodopsin phosphorylation. Biochemistry, 14(23), p. 5110-7.

116. McDowell JH, Kuhn H. (1977). Light-induced phosphorylation of rhodopsin in cattle photoreceptor membranes: substrate activation and inac-tivation. Biochemistry, 16(18), p. 4054-60.

117. Fowles C, Sharma R, Akhtar M. (1988). Mechanistic studies on the phosphorylation of photoexcited rhodopsin. FEBS Lett, 238, p. 56-60.

118. Palczewski, K, Buczylko, J, Kaplan, M.W, Polans, A.S, Crabb, J.W. (1991). Mechanism of rhodopsin kinase activation. J. Biol.Chem. 266, p. 12949-12955.

119. Langen, R, Cai, K, Altenbach, C, Khorana, H.G, Hubbell, W.L. (1999). Structural features of the C-terminal domain of bovine rhodopsin: a site-directed spin-labeling study. Biochemistry 38, p. 7918-7924.

120. Филиппов П.П. (1998) Как внешние сигналы передаются внутрь клетки // Соросовский Образовательный Журнал. № 3. С. 28-34.

121. Buczylko, J, Saari, J.C, Crouch, R.K, Palczewski, K. (1996). Mechanisms of opsin activation. J. Biol. Chem. 271, p. 20621-20630.

122. Shi, W, Osawa, S, Dickerson, C.D, Weiss, E.R. (1995). Rhodopsin mutants discriminate sites important for the activation of rhodopsin kinase and Gt. J. Biol. Chem. 270, p. 2112-2119.

123. Karnik, S.S, Ridge, K.D, Bhattacharya, S, Khorana, H.G. (1993). Palmitoylation of bovine opsin and its cysteine mutants in COS cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90, p. 40-44.

124. Hargrave, P.A. (2001). Rhodopsin structure, function, and topography the friedenwald lecture. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 42, p. 3-9.

125. McDowell, J.H, Nawrocki, J.P, Hargrave, P.A. (1993). Phosphorylation sites in bovine rhodopsin. Biochemistry 32, p. 4968-4974.

126. Ohguro, H, Palczewski, K. (1995). Separation of phospho- and non-phosphopeptides using reverse phase column chromatography. FEBS Lett. 368, p. 452-454.

127. Papac, D.I, Oatis Jr., J.E, Crouch, R.K, Knapp, D.R. (1993). Mass spectrometric identi.cation of phosphorylation sites in bleached bovine rhodopsin. Biochemistry 32, p. 5930-5934.

128. Ostroy,S.E. (1977). FEBS Lett 148, p. 179-191.

129. Binder, B.M., O Connor, T.M., Bownds, M.D., Arshavsky, V.Y. (1996). Phosphorylation of non-bleached rhodopsin in intact retinas and living frogs. J. Biol. Chem. 271, p. 19826-19830.

130. Gorodovikova E.N., Senin I.I. and Philippov P.P. (1994). Calcium-sensitive control of rhodopsin phosphorylation in the reconstituted system consisting of photoreceptor membranes, rhodopsin kinase and recoverin. FEBS Lett. 353, p. 171-172.

131. Chen, C.-K., Inglese, J., Lefkowitz, R.J. and Hurley, J.B. (1995). Ca2+-dependent interaction of recoverin with rhodopsin kinase. J. Biol. Chem. 270, p. 18060-18066.

132. Kawamura, S., Hisatomi, O., Kayada, S., Tokunaga, F. and Kuo, C.H. (1993). Recoverin has S-modulin activity in frog rods. J. Biol. Chem. 268, p. 14579-14582.

133. Gorodovikova EN, Philippov PP. (1993). The presence of a calcium-sensitive p26-containing complex in bovine retina rod cells. FEBS Lett. 335, p. 277-279.

134. Kawamura S, Cox JA, Nef P. (1994). Inhibition of rhodopsin phosphorylation by non-myristoylated recombinant recoverin. Biochem Bio-phys Res Commun., 203(1), p. 121-7.

135. Dizhoor AM, Chen CK, Olshevskaya E, Sinelnikova VV, Phillipov P, Hurley JB. (1993). Role of the acylated amino terminus of recoverin in Ca(2+)-dependent membrane interaction. Science ,259(5096), p. 829-32.

136. Sanada K, Shimizu F, Kameyama K, Haga K, Haga T, Fukada Y. (1996). Calcium-bound recoverin targets rhodopsin kinase to membranes to inhibit rhodopsin phosphorylation. FEBS Lett, 384(3), p. 227-30.

137. Koutalos Y, Nakatani K, Yau KW. (1995). The cGMP-phosphodiesterase and its contribution to sensitivity regulation in retinal rods. J Gen Physiol, 106(5), p. 891-921.

138. Gray-Keller MP, Detwiler PB. (1996). Ca2+ dependence of dark- and light-adapted flash responses in rod photoreceptors. Neuron, 17(2), p.323-31.

139. Erickson MA, Lagnado L, Zozulya S, Neubert ТА, Stryer L, Baylor DA. (1998). The effect of recombinant recoverin on the photoresponse of truncated rod photoreceptors. Proc Natl Acad Sci U S A, 95(11), p. 64749.

140. Nikonov S, Lamb TD, Pugh EN Jr. (2000). The role of steady phosphodiesterase activity in the kinetics and sensitivity of the light-adapted salamander rod photoresponse. Gen Physiol, 116(6), p. 795-824.

141. Makino CL, Dodd RL, Chen J, Burns ME, Roca A, Simon MI, Baylor DA. (2004). Recoverin regulates light-dependent phosphodiesterase activity in retinal rods. J Gen Physiol, 123(6), p. 729-41.

142. Заргаров А.А. и др. (1996). Получение миристоилированной и немиристоилированной форм рекомбинантного рековерина в клетках E.coli и сравнение их функциональной активности. Биоорг. химия. 22, с. 483-488.

143. Kuhn, Н. and Dreyer, W.J. (1972). Light dependent phosphorylation of rhodopsin by ATP. FEBS Lett. 20, p. 1-6.

144. Shichi, H. and Somers, R.L. (1978). Light-dependent phosphorylation of rhodopsin. J. Biol. Chem. 253, p. 7040-7046.

145. Anderson, R.E. and Maude, M.B. (1970). Phospholipids of bovine outer segments. Biochemistry 9, p. 3624-3628.

146. Bradford, M.M. (1976). A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal. Biochem. 72, p. 248-254.

147. Laemmli, U.K. (1970). Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature 227, p. 680-685.

148. Tanaka, T, Ames, J.B, Harvey, T.S, Stryer, L. & Ikura, M. (1995). Sequestration of the membrane-targeting myristoyl group of recoverin in the calcium-free state. Nature 376, p. 444-447.

149. Senin I.I., Vaganova S.A., Weiergraber O.H., Ergorov N.S., Philippov P.P., Koch K.-W. (2003). Functional restoration of the Ca2+-myristoyl switch in a recoverin mutant. J. Mol. Biol., 330(2), p. 409-18.

150. Kutuzov M.A., Shmukler B.E., Suslov O.N., Dergachev А.е., Zargarov A.A., Abdulaev N.G. (1991). P26-calcium binding protein from bovine retinal photoreceptor cells. FEBS Lett. 293, p. 21 24.

151. Alekseev A.M., ShuFga-Morskoy S.V., Zinchenko D.V., Suchkov D.V., Vaganova S.A., Senin I.I., Zargarov A.A., Lipkin V.M., Akhtar M, PhilippovP.P. (1998) Obtaining and Characterization of EF-hand mutants of recoverin. FEBS Lett., 440 (1-2), p. 116-118.

152. Strynadka, N.C.J, and James, M.N.G. (1989) Crystal structures of the helix-loop-helix calcium-binding proteins. Annu. Rev. Biochem. 58, p. 951-998.

153. Moncrief, N.D., Kretsinger, R.H. and Goodman, M. (1990). Evolution of EF-hand calcium-modulated proteins. I. Relationships based on amino acid sequences. J. Mol. Evol. 30, p. 522-562.

154. Hirel РН, Schmitter MJ, Dessen Р, Fayat G, Blanquet S. (1989). Extent of N-terminal methionine excision from Escherichia coli proteins is governed by the side-chain length of the penultimate amino acid. Proc Natl Acad Sci U S A., 86(21), p. 8247-51.

155. Towler DA, Gordon JI, Adams SP, Glaser L. (1988). The biology and enzymology of eukaryotic protein acylation. Annu Rev Biochem. 57, p. 6999.

156. Механизм последовательного заполнения кальцийсвязывающих центров. Биоорганическая химия, 10, с742-746

157. Stenberg, Е, Persson, Н, Roos, Н. and Urbaniczky, С. (1991). Quantitative determination of surface concentration of protein with surface plas-mon resonance by using radiolabeled proteins. J. Colloid Interface Sci. 143, p. 513-526.

158. Herzberg, O. and James, M.N. (1988). Refined crystal structure of troponin С from turkey skeletal muscle at 2.0A resolution. J. molec. Biol. 203, p. 761-779.

159. Skelton, N.J, Korder, J, Akke, M, Forsen, S. and Chazin, W.J.041994). Signal transduction versus buffering activity in Ca -binding proteins. Nature struct. Biol. 1, p. 239-245.

160. Finn, B.E, Drakenberg, T. and Forsen, S. (1993). The structure of apocalmodulin: a 1H NMR examination of the carboxy-terminal domain. FEBS Lett. 336, p. 368-374.

161. Senin I.I, Vaganova S.A, Weiergraber O.H, Ergorov N.S, Philippov P.P, Koch K.-W. (2003). Functional Restoration of the Ca2+-myristoyl Switch in a Recoverin Mutant. J. Mol. Biol. 330, p. 409-418.

162. Vijay-Kumar, S. & Kumar, V. D. (1999). Crystal structure of recombinant bovine neurocalcin. Nature Struct. Biol. 6, p. 80-88.

163. Ames, J. B, Hendricks, К. B, Strahl, T, Huttner, I. G, Hamasaki, N. & Thorner, J. (2000). Structure and calcium-binding properties of Frql, a novel calcium sensor in the yeast Saccharomyces cerevisiae.Biochemistry, 39, p. 12149-12161.

164. Bourne, Y, Dannenberg, J, Pollmann, V, Marchot, P. & Pongs, O. (2001). Immunocytochemical localization and crystal structure of human frequenin (neuronal calcium sensor 1). J. Biol. Chem. 276, p. 1194911955.

165. Babu, Y. S, Bugg, С. E. & Cook, W. J. (1988). Structure of calmodulin refined at 2.2 A° resolution. J. Mol. Biol. 204, p. 191-204.

166. Herzberg, O. & James, M. N. (1988). Refined crystal structure of troponin С from turkey skeletal muscle at 2.0 A° resolution. J. Mol. Biol. 203, p. 761-779.

167. Выражаю благодарность всем сотрудникам группы регулятор-ных белков ФИБХ РАН, а также сотрудникам отдела энзимологии НИИ физико-химической биологии МГУ за моральную поддержку и создание творческой остановки в ходе работы.