Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Разработка классификации НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз на основании филогенетического и структурно-функционального анализа

ВАК РФ 03.00.28, Биоинформатика

Автореферат диссертации по теме "Разработка классификации НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз на основании филогенетического и структурно-функционального анализа"

На правах рукописи

ЖАБЕРЕВА Анастасия Сергеевна

0034V

РАЗРАБОТКА КЛАССИФИКАЦИИ НЕСТ-ДОМЕННЫХ УБИКВИТИН-ПРОТЕИН ЛИГАЗ НА ОСНОВАНИИ ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКОГО И СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА

03.00.28 - биоинформатика

АФТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

0 п

1 О

^иО)

Москва - 2009

003471436

Работа выполнена в Государственном учреждении высшего профессионального образования «Нижегородская государственная медицинская академия федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

Научный руководитель:

Кандидат медицинских наук Гайнуллин Мурат Рушанович

Официальные оппоненты:

Доктор биологических наук Лисица Андрей Валерьевич

Кандидат биологических наук Афонников Дмитрий Аркадьевич

Ведущая организация:

Учреждение Российской академии наук Институт цитологии РАН

Защита состоится 18 июня 2009 года в 11 часов на заседании Диссертационного совета Д 001.010.01 при Учреждении Российской академии медицинских наук Научно-исследовательском институте биомедицинской химии им. В.Н.Ореховича РАМН (ИБМХ РАМН) по адресу: 119121, Москва, ул. Погодинская, 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИБМХ РАМН по адресу: 119121, Москва, ул. Погодинская, 10.

Автореферат разослан « ^^ » 2009 года.

Ученый секретарь Диссертационного совета кандидат химических наук

/■/ . /

: <-■ ' ./г— Е.А.Карпова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальпость проблемы. Убиквитилирование - многоступенчатый процесс, который катализируется сложно организованной мультиферментной системой - убиквитин-протеин лигазным комплексом, состоящим из компонентов El (убиквитин-активирующий фермент), Е2 (убиквитин-конъюгирующий фермент) и ЕЗ - собственно убиквитин-протеин лигазы, которая катализирует финальное присоединение молекулы убиквитина к субстрату, а также наращивание мультиубиквитиновой цепи (Glickman and Ciechanover, 2002; Mann and Jensen, 2003). ЕЗ лигазы являются центральными детерминантами процесса убиквитилирования, поскольку именно они распознают и убиквитилируют субстрат, что определяет молекулярные и/или клеточные эффекты убиквитилирования. Описанный выше трехступенчатый механизм инициирует все известные реакции убиквитилирования, независимо от того, предназначен ли субстрат для протеасомальной деградации или убиквитилирование играет регуляторную роль, не связанную напрямую с протеолизом (Wiesner et al., 2007). Во многих случаях субстрат, убиквитин и убиквитин-конъгогируюший фермент Е2 должны присутствовать вместе в реакционном центре ЕЗ. Поэтому, в дополнение к функции передачи убиквитина на лизин белка-мишени, ЕЗ должен также скоординировать взаимодействие большого количества белковых компонентов системы в своем реакционном центре (Pickart, 2001; Pickart and Eddins, 2004; Petroski and Deshaies, 2005).

Полифункциональностъ убиквитин-протеин лигаз опосредуется их структурными особенностями. В настоящее время известны 2 основные разновидности ЕЗ лигаз: ферменты ЕЗ, содержащие каталитический RING домен (Really Interesting New Gene), и НЕСТ-доменные ЕЗ лигазы (Homologous to E6-associated protein C-Xerminus, гомологичный С-концевой последовательности белка Е6).

RING-доменные убиквитин-протеин лигазы координируют белок-мишень и Е2-убиквитин-тиоэфирный комплекс таким образом, чтобы обеспечить прямую передачу убиквитина от Е2 к белку-мишени. В данную группу, помимо мономерных RING-доменных белков, входят многокомпонентные белковые комплексы, например, куллин-содержащие убиквитин-протеин лигазные комплексы (SCF-комплексы), для которых каждая из молекулярных функций обеспечивается специфической субъединицей (Robinson and Ardley, 2004). Такая неоднородность состава группы существенно усложняет их структурно-функциональный анализ.

Напротив, все НЕСТ-доменные ЕЗ лигазы - мономерные белки, сами распознающие субстрат и сами же его убиквитилирующие. В отличие от RING-доменных убиквитин-протеин лигаз, при взаимодействии между Е2 и НЕСТ-доменной ЕЗ происходит перенос молекулы убиквитина сначала на остаток цистеина активного центра домена НЕСТ. После этого НЕСТ ЕЗ взаимодействует с белком-мишенью, и передает на него убиквитин (Kee and Huibregtse, 2008). Не смотря на относительную простоту структурной организации НЕСТ-доменных лигаз, для многих белков показана полифункциональность. Она, в свою очередь, определяется наличием в структуре ЕЗ лигазы, помимо каталитического домена НЕСТ, других доменов.

Убиквитилирование - один из важнейших механизмов постгрансляционной регуляции свойств и функций белков. Регуляторный потенциал убиквитилирования превосходит все известные посттрансляционные модификации, а по разнообразию контролируемых функций сопоставим с фосфорилированием. В частности, система убиквитина вовлечена в регуляцию клеточного цикла, передачу внутриклеточного сигнала, апоптоз, репарацию ДНК и др. (Haglund and Dikic, 2005; Belgareh-Touzer et al., 2008). В свою очередь, дефекты системы

убиквитина приводят к развитию различных патологических процессов, а сами компоненты системы убиквитина рассматриваются в качестве потенциальных мишеней новых лекарственных средств (Scheffner and Staub, 2007; Bernassola et al., 2009). Разнообразие биологических эффектов убиквитилирования в норме и вовлечение системы убиквитина в патогенез заболеваний подчеркивают актуальность исследований системы убиквитина, как в рамках фундаментальной науки, так и ее прикладных аспектов.

После завершения проектов по расшифровке геномов ряда эукариот, стало накапливаться большое количество данных о новых белках. При этом соотношение ^охарактеризованных белков к экспериментально охарактеризованным белкам растет экспоненциально. Именно поэтому одним из актуальных вопросов является расшифровка функций ^охарактеризованных белков.

По данным базы данных белков UniProt протеомного сервера ExPASy (http://www.expasy.org/), домен НЕСТ присутствует в структуре 1246 белков из различных организмов. Однако 90 из них экспериментально охарактеризованы как белки, обладающие убиквитин-протеин лигазной активностью. Среди них структурно-функциональные взаимосвязи изучены лишь для белка RSP5 (и его гомологов) и белка HERC (и его гомологов). Остальные аминокислотные последовательности, содержащие домен НЕСТ, являются функционально ^охарактеризованными, и представлены в базе данных транслянтов с нуклеотидных последовательностей EMBL (TrEMBL). На сегодня отсутствует единая номенклатура НЕСТ-доменных убиквити-протеин лигаз. Таким образом, актуальной является задача инвентаризации данного семейства белков с использованием различных инструментов компьютерного анализа.

Цель работы: Разработать классификацию НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз на основании комплексного анализа их структурных и функциональных особенностей. Задачи исследования:

1. Провести филогенетический анализ каталитического домена НЕСТ НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз;

2. Провести анализ доменного состава полной аминокислотной последовательности НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз;

3. На основании совокупности филогенетических и структурно-функциональных данных создать классификацию НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз;

4. Установить наличие корреляции между профилями экспрессии НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз из организма Homo sapiens и предлагаемой классификацией.

Научная новизна. В работе впервые представлена комплексная классификация НЕСТ-доменных убиквитин протеин лигаз из семи организмов с расшифрованным геномом.

1. Для данной группы белков впервые проведен филогенетический анализ каталитического домена НЕСТ, который позволил разделить исследуемые белки на группы близких гомологов. Для белков выделенных гомологичных групп проведен анализ доменной организации.

2. На основании совокупности данных о сходстве первичных структур и общности доменной организации впервые создана структурно-функциональная классификация НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз.

3. В работе впервые проведен анализ профилей экспрессии НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз из организма Homo sapiens в норме и при патологии, а также сопоставление данных экспрессии исследуемых белков в норме и при патологии для ряда тканей.

Практическая значимость. Полученные данные могут быть использованы для прогнозирования функций ^охарактеризованных белков, содержащих домен НЕСТ. Полученные данные вошли в базы данных UbiProt и Ubiquitomix, посвященных системе убиквитина и разработанных в группе постгеномных технологий Научно-исследовательского института прикладной фундаментальной медицины при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Нижегородская государственная медицинская академия федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию». Проведенный комплексный анализ исследуемой группы белков представляет научный интерес с точки зрения решения фундаментальных вопросов механизмов и роли системы убиквитина как для клетки, так и для организма в целом.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались в ходе следующих конференций:

- Научно-практическая конференция, посвященная 90-летию чл.-корр. РАМН Н.Ю. Беленкова, Нижний Новгород, 2007;

- Proceedings of the 3-rd Moscow Conference on Computational Molecular Biology, Moscow, Russia, July 27-31, 2007;

- 4th International Conference "Genomics, Proteomics, Bioinformatics and Nanobiotechnologies for Medicine", Moscow - Nizhny Novgorod - Moscow, 2008;

- Sixth International Conference on Bioinformatics of Genome Regulation and Structure, Novosibirsk, Russia, June 22-28, 2008;

- The BGRS'2008 International Summer School for Young Scientists "Evolution, Systems Biology and High Performance Computing Bioinformatics", Novosibirsk, Russia, June 29 - July 2,2008.

Публикации. Материалы диссертационной работы отражены в 14 публикациях: 5 статей и 9 публикаций в сборниках докладов международных и российских научных конференций.

Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, собственных результатов, их обсуждения, выводов, списка литературы, включающего 180 источников, приложения. Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста, включая 14 таблиц и 24 рисунка.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Разработка классификации НЕСТ-доменных ЕЗ лигаз включала три этапа:

1. предварительное распределение исследуемых белков на семейства на основании эволюционного родства их домена НЕСТ;

2. характеристика доменной организации исследуемых белков;

3. объединение данных филогенетического и структурного анализа.

Критериями разделения исследуемых белков на подсемейства служили:

- показатель идентичности, получаемый при парном и множественном выравнивании аминокислотных последовательностей белков;

- распределение белков на эволюционные кластеры на филогенетическом дереве домена НЕСТ и значения бутстреп-поддержки этих кластеров;

- наличие в структуре белков, входящих в состав кластера, других доменов, характерных только для данного кластера.

Алгоритм поиска гомологов. Исследуемые белки предварительно оценивались по критерию гомологии. Белки с тем или иным значением идентичности и сходства выявлялись с помощью алгоритма PSI-BLAST (Position-Specific Iterated BLAST) (http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi). В качестве последовательности запроса использовались аминокислотные последовательности дрожжевых представителей семейства НЕСТ-домешшх белков. Параметры для поиска гомологии:

- матрица замен - BLOSUM62

- штраф за открытие вставки - 7, за продолжение вставки - 2

- ограничение на вероятность случайного совпадения - 10.0

При обработке результатов учитывались такие параметры как счет и Е-

value.

Парное выравнивание. Парное выравнивание аминокислотных последовательностей проводилось с помощью алгоритма BLAST. В качестве последовательности сравнения использовались аминокислотные последовательности дрожжевых представителей семейства НЕСТ-доменных белков, то есть все исследуемые белки последовательно сравнивалась с каждой из дрожжевых последовательностей. Во всех случаях использовались следующие параметры:

- матрица замен - BLOSUM62

- штраф за открытие вставки - 7, за продолжение вставки - 2

- ограничение на вероятность случайного совпадения - 10.0

При обработке результатов учитывались такие параметры как счет, Е-value, идентичность и схожесть.

Множественное выравнивание. Для проведения множественных выравниваний использовались интерактивные ресурсы MAFFT (http://align.bmr.kyushu-u.ac.jp/mafft/online/server/) и MUSCLE

(http ://www. ebi.ac. uk/Tools/es/cgi-bin/muscle/). Множественное выравнивание рассчитывалось со следующими параметрами:

- матрица замен - BLOSUM62

- штраф за открытие вставки - 1.53, за продолжение вставки - 0.00

Редактирование полученных множественных выравниваний

осуществлялось в программе BioEdit (версия 7.0.5.2).

Филогенетический анализ. Филогенетические деревья были получены с помощью дистанционно-матричного метода (метод ближайших соседей, Neighbor-Joining, NJ) (Saitou and Nei, 1987) и метода максимальной экономии

(Maximum Parsimony, MP) (Eck and Dayhoff, 1966; Felsenstein, 1993) пакета программ PHYLIP (версия 3.66) с коррекцией многократных замен и 1000 псевдорепликами. Программа Tree View Win32 (версия 1.6.6) использовалась для визуализации филогенетических деревьев.

Доменный анализ. Данный этап проводился с использованием баз данных консервативных доменов NCBI CDD (http://0-www.ncbi.nlm.nih.gov.library.vu.edu.au/Structure/cdd/cdd.shtml), Pfam

(http://www.sanger.ac.uk/Software/Pfam/) и SMART (http://smart.embl-heidelberg.de/smart/set_mode.cgi?NORMAL= 1 ).

Аминокислотные последовательности каждого из исследуемых белков анализировались в базах данных на наличие структурно-функциональных доменов. Выявление доменов в исследуемых белках происходит посредством алгоритма BLAST. Последовательность запроса сравнивается с позиционно-специфической матрицей счета, полученной при выравнивании основных консервативных доменов. Результаты могут быть показаны как парные выравнивания последовательности запроса с имеющимися последовательностями доменов или как множественные выравнивания.

Транскриптомный анализ. Был проведен транскриптомный анализ НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз, экспрессирующихся в организме Homo sapience. Поиск профилей экспрессии белков велся по транскриптомным библиотекам в базе данных UniGene молекулярно-биологического Интернет-сервиса NCBI. База данных UniGene (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/unigene) представляет собой автоматизированную аналитическую систему, в которой собрана информация о геномах и транскриптомах различных организмов.

Для проведения транскриптомного анализа в UniGene информация представляется в виде таблицы или гистограммы, отражающей профиль экспрессии гена, кодирующего конкретный белок. Профилирование ведется по органам, стадиям развития организма и различным патологическим состояниям и представляет собой оценку уровня экспрессии гена. Уровень экспрессии гена

выражается через количество его транскриптов на миллион (ТРМ, transcripts дег million). В UniGene при подобной форме представления данных для транскриптомного анализа учитываются все имеющиеся на данный момент транскрилтомные библиотеки.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Формирование выборки. С использованием базы данных PROSITE была сформирована выборка, в которую вошли представители НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз из семи организмов с расшифрованным геномом: Homo sapiens, Mus musculus, Drosophila melanogaster, Arabidopsis thaliana, Schizosaccharomyces pombe, Saccharomyces cerevisiae, Caenorhabditis elegans. По данным UniProt список содержал 207 белков. На основании аннотаций, представленных в записях по каждому белку, из полученного списка были исключены дубликаты одного гена и сплайсинг-варианты. На основании парного выравнивания, белки с высокой идентичностью (по крайней мере 95%) и короткие белковые фрагменты также были исключены из анализа. Конечный список содержал 122 белка, 71 из которых является экспериментально охарактеризованными белками из базы данных SWISS-PROT, 51 являются ^охарактеризованными белками из базы данных TrEMBL.

Парные выравнивания исследуемых аминокислотных последовательностей показали, что белки семейства НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз имеют, по крайней мере, 30% идентичность. В большей степени такой уровень сходства объясняется тем, что все белки данного семейства содержат на С-концевом участке домен НЕСТ.

С целью определения уровня сходства между белками семейства НЕСТ-доменных ЕЗ лигаз, наряду с вычислением процента идентичных аминокислотных остатков в их последовательностях, анализировали также порядок появления белков при множественных итерациях программы PSI-BLAST. В качестве исходной использовали последовательности НЕСТ-

доменных убиквитин-протеин лигаз из организма Saccharomyces cerevisiae (HUL4_YEAST, HUL5_ YEAST, TOMl_YEAST, UFD4_YEAST, RSP5_YEAST), Представители данного семейства были получены после псрвой-второй итерации из полной базы данных аминокислотных последовательностей. При последующих итерациях были получены белки из прокариотических организмов и не охарактеризованные как НЕСТ-доменные ЕЗ лигазы. Эти данные подтверждают то, что анализ включал всех представителей НЕСТ-доменных ЕЗ лигаз из семи анализируемых нами организмов.

Филогенетический анализ НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз. На данном этапе анализируемые белки были распределены на группы близких гомологов с помощью методов множественного выравнивания и филогенетического анализа.

Учитывая то, что в процессе эволюции большинство белков структурно усложнялись (что обуславливается появлением в их структуре новых функциональных доменов), множественное выравнивание и филогенетический анализ исследуемой группы белков был проведен по домену НЕСТ белков группы. Для этого на основании данных базы консервативных доменов NCBI CDD с помощью программы BioEdit из первичной структуры исследуемых белков «вырезался» домен НЕСТ. Коллекция доменов НЕСТ исследуемых белков была сформирована в отдельном файле программы BioEdit для дальнейшего анализа.

С целью минимизации ошибок при построении множественного выравнивания, было использовано два метода для его вычисления. Далее производился поиск лучшего выравнивания на основании данных о консервативных областях домена НЕСТ и его правка (удаление вариабельных участков) в программе BioEdit.

На основании полученного множественного выравнивания были построены филогенетические деревья, которые иллюстрируют картину распределения белков на группы и схемы родственных отношений между ними (белками и группами белков).

Филогенетические деревья, построенные методами ближайших соседей (Neighbor-Joining, NJ) и максимальной экономии (Maximum Parsimony, MP) имеют сходную топологию. Этот результат свидетельствует об объективности распределения исследуемых белков на подсемейства. Кроме того, для каждого метода были рассчитаны значения бутстреп-поддержки. Результаты представлены в таблице 1.

На филогенетическом дереве все исследуемые белки образуют 9 кластеров. Группы, содержащие дрожжевого представителя, были названы соответственно (UFD4, HUL4. HUL5, RSP5. ТОМ1), прочие группы были названы по представителю из организма Homo Sapiens (UBR5, LHERC (large, большие), SHERC (¿mall, малые), КОЗ 17).

Таблица 1. Значения бутстреп-поддержки узлов кластеров на филогенетических деревьях, построенных методами ближайших соседей (Ш) и максимальной экономии (МР)._

Название кластера Бутсгреп-поддержка NJ Бутстреп-поддержка MP (%)

UBR5 100 100

ÜFD4 100 99

LHERC 97 94

5HERC 99 98

HUL4 98 98

IIUL5 75 40

RSP5 67 51

ТОМ1 78 57

К0317 100 100

На филогенетическом дереве все исследуемые белки образуют 9 кластеров. Группы, содержащие дрожжевого представителя, были названы соответственно (UFD4, HUL4. HUL5, RSP5, ТОМ1). прочие группы были

названы по представителю из организма Homo Sapiens (UBR5, LHERC (Large, большие), SHERC (¡Small, малые), КОЗ 17).

Кластер I, соответствующий подсемейству UBR5, имеет высокую бутстреп-поддержку - 100%. Кластер II (группа UFD4) также имеет достаточно устойчивое положение (бутстреп-поддержка 100%). Похожая картина наблюдается и для кластера III (группа LHERC) для которого бутстреп-поддержка составляет 97%. Кластер IV, соответствующий подсемейству SHERC, имеет высокую бутстреп-поддержку - 99%. Кластер V (группа HUL4) также имеет достаточно устойчивое положение (бутстреп-поддержка 98%). Бутстреп-поддержка общего узла SHERC и HUL4 составляет 98%. Кластер VI (группа HUL5) имеет значения бутстреп-поддержки 75%. Значение бутстреп-поддержки для кластера VII (группа RSP5) составляет 67%. Кластер УШ (группа ТОМ1) также устойчив (значения бутстреп-поддержки узла составляет 78%). Кластер IX (группа КОЗ 17) имеет высокую бутстреп-поддержку (100%).

Эволюция белков семейства НЕСТ-доменных ЕЗ убиквитин-протеин лигаз была предположительно сопряжена с множественными дупликациями, потерей и слиянием генов, а также их горизонтальными переносами, что подтверждается, например, сложной многодоменной архитектурой ряда охарактеризованных представителей. В результате филогенетическое дерево ПЕСТ-доменных ЕЗ лигаз из семи полногеномных организмов имеет достаточно сложную многоуровневую топологию.

На основании филогенетического анализа НЕСТ доменов, исследуемые НЕСТ-доменные убиквитин-протеин лигазы из 7 отобранных организмов сгруппированы в 9 кластеров. Белки в этих кластерах характеризуются высоким уровнем сходства первичных последовательностей и имеют общее эволюционное происхождение. В 5 подсемействах прослеживается

эволюционное родство белков высших эукариот с ортологичными белками из дрожжей Saccharomyces cerevisiae.

Анализ доменной организации НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз. Анализ доменной организации показал, что, помимо С-концевого каталитического домена НЕСТ, N-концевой участок многих представителей исследуемой группы белков включает и другие домены.

Среди всех найденных доменов удалось выявить те, которые сохранились у большинства представителей каждого филогенетического кластера. Таким образом, был сформирован список доменов, характерных для НЕСТ-доменных белков.

Для представителей первого филогенетического кластера характерны домены ZnF_UBRl и PolyA, основной функцией которых являются белок-белковые взаимодействия. Так, домен ZnF_UBRl, с одной стороны отвечает за связывание ДНК или РНК, белок-белковые взаимодействия, ассоциацию с мембраной, а с другой стороны участвует в узнавании N-конца субстратов для деградации но правилу N-конца. Домен PolyA вовлечен в гомодимеризацию, инициацию трансляции у эукариот и стабилизацию/деградацию мРНК.

Для представителей второго филогенетического кластера наиболее характерны домены ANK, Sadl, MIB_HERC2, ARM, SRP1 и WWE. В процессе филогенетического анализа белки данного подсемейства организовали три подкластера, для которых характерна собственная доменная организация.

Так, представители 1-ого подкластера содержат домены ARM, SRP1 и WWE. Домены ARM и WWE участвуют в распознавании убиквитин-протеин лигазой белков-субстратов. Домен SRP1 участвует во внутриклеточном транспорте и секреции.

Представители 2-ого подкластера имеют практически идентичную доменную организацию, характеризующуюся доменами ANK, Sadl и MIB_HERC2. Ащсириновые повторы (домен ANK) отвечают за белок-белковые взаимодействия и встречаются в большом количестве разнообразных белковых семейств. Анкириновые повторы являются одними из наиболее общих мотивов, ответственных за белок-белковые взаимодействия, и встречаются функционально разных белках, главным образом, эукариотических организмов. В основном это белки - инициаторы транскрипции, регуляторы клеточного цикла, цитоскелета, ионные транспортеры (Ju et al., 2007).

Домен Sadl (или С-концевой домен, гомологичный белку UNC, UNC-like C-terminal) гомологичен белку UNC-48 из организма Caenorhabditis elegans, который участвует в процессах миграции ядра в процессе развития.

Домен MIB_HERC2 взаимодействует с внутриклеточным доменом Delta, инициируя его убиквитилирование и интернализацию. Функция MIB важна в процессе передачи клеточного сигнала для эффективной активации белка Notch.

Повторы ARM белка UFD4 распознают убиквитиновые сигналы для деградации субстратов UFD4. Показано, что блокирование повторов ARM ведет к ингибированию убиквитилирующей активности UFD4.

Третий филогенетический кластер также состоит из двух подкластеров. Для первого из них характерно наличие таких доменов, как АРС10, RCC1 и ATS1. Данные домены задействованы в процессе деления клетки.

В частности, АРС10, являясь компонентом комплекса АРС, отвечает за переход от метафазы к анафазе и выход клетки из митоза.

RCC1 участвует в регуляции конденсации хромосом. Данный домен связывает хроматин и взаимодействует с белком ran - ядерным ГТФ-связывающим белком, блокирующим ГТФазу и действующим как

стимулятор диссоциации гуанин-нуклеотида (GDS). Взаимодействие RCC1 с белком ran играет важную роль в регуляции экспрессии генов.

Домен ATS1 является родственным домену RCC1. Установлено, что данный домен участвует в регуляции процесса деления клетки и разделения хромосом.

Другие домены, такие как Mffi_HERC2, Cyt-b5 и ZZ-Herc2, выявленные у ортологичных белков HERC2, являются модулями белок-белковых взаимодействий в процессах передачи клеточного сигнала и регуляции клеточного цикла.

Для представителей четвертого кластера характерно наличие доменов ATS1 и RCC1, описанных выше для первого подкластера третьего филогенетического кластера. Белки данных групп входят в одно семейство и являются HERC белками, отличающимися по длине аминокислотой последовательности (Hochrainer et al., 2005).

Для белков пятого и шестого кластеров характерна монодоменная организация. В данные кластеры, в частности, входят такие НЕСТ-домениые лигазы, как HUL4 и HUL5 из организма Saccharomyces cerevisiae, и их гомологи из организма Homo sapiens UBE3A и UBE3C, UBE3B соответственно.

Белки, входящие в состав седьмого кластера являются мультидоменными и содержат С2 и WW домены, за исключение представителя Pub2 из организма Schizosaccharomyces pombe, который является уникальным представителем. Данная уникальность обусловлена тем, что белок Pub2 в своем составе не имеет домен С2. Вместе с тем показано, что данный белок является одним из прототипов данной группы белков (Tamai and Shimoda, 2002).

Домен С2 является кальций-связывающим мотивом. Данный мотив связывает фосфолипиды, инозитолфосфаты и внутриклеточные белки. Этот

модуль найден во многих белках, вовлеченных в трансдукцию сигнала или мембранный транспорт.

Домен является модулем белок-белковых взаимодействий, и

представляет собой два консервативных триптофановых домена, известных также как домены и ЛЭРб. Функционирует данный домен как модуль взаимодействия для разнообразного набора сигнальных белков. Он связывает специфические богатые пролином последовательности, но с низкой специфичностью по сравнению с другими белками, распознающими этот пептид, такими как антитела и рецепторы. Домен связывает белки со специфическими пролиновыми мотивами и/или мотивами, содержащими фосфосерин-фосфотреонин. Он также связывается с другими доменами белков, участвующих в процессе передачи сигнала. В рамках убиквитшшрования домены WW отвечают за распознавание белков-субстратов.

Белки, входящие в состав восьмого подкластера, содержат в своем составе домены ОиБ908 и ОЦР913. Эти домены участвуют в транскрипции и процессинге мРНК, обладают убиквитин-протеин лигазной активностью. В данную группу входят такие представители, как белки РТШ_8СНРО и ТОМ1_УЕА8Т, которые в свою очередь характеризуются высоким процентом идентичности и сходства аминокислотных последовательностей при парном выравнивании данных белков.

Доменный анализ представителей девятого кластера показал наличие домена Иапип в составе их первичной структуры. Домен РПагшп (или АВР280 повтор) входит в состав домена иД и состоит из 24 тандемных повторов, содержащих по 100 аминокислот и богатых глицином и пролином. Формирование классификации НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз. При совместном анализе филогенетических данных по изолированному НЕСТ домену и данных о доменном составе полной

аминокислотной последовательности исследуемых белков было выделено девять групп гомологов, характеризующихся своим уникальным набором доменов (Рис. 1).

На основании этого филогенетические кластеры были выделены в качестве подсемейств НЕСТ-доменных убпквипш-прогеин лигаз, была дана характеристика доменной организации каждого подсемейства, а также приведены функции некоторых белков подсемейств на основании анализа литературы. Таким образом, семейство НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз включает в себя 9 подсемейств: UFD4, HUL4, HUL5, RSP5, ТОМ1, UBR5, Z.HERC, .SHERC, КОЗ 17 (Таблица 2).

Анализ профилей экспрессии НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз. Проведен анализ профилей экспрессии НЕСТ-доменных ЕЗ лигаз из организма Homo Sapiens. Профиль экспрессии удалось установить для 37 белков. Затем был произведен количественный анализ уровня экспресс im в норме, профилирование велось по 47 органам. Также было произведено количественное сравнение уровней экспрессии белков в норме и при опухолевой патологии. При патологии профилирование для каждого белка велось по 26 органам. Сопоставить профили экспрессии белков в норме и при опухолевой трансформации удалось для 9 органов: надпочечники, пищевод, почки, печень, молочная железа, яичники, матка, ткани кожи, ткани шеи (рис.2). Установлено, что для НЕСТ-доменных убикивитин-протеин лигаз внутри подсемейств характерна сходная картина изменения уровня экспрессии при опухолевой патологии.

СМИ! САВ

щи-»и азиат с-ко

г— НЕКС4 !.1<?и®

Т^бйухзе ним

р» НЕКСЗ НОМА яс» мои

»яг

ашяо мои

НЕРСь ним.А

гог-да» ним 1000

НЕР.С5 НиМ.А

1>050!

I г' г

09ВИ» САЕ 06М0М4 ОНО мекс4 иоиг огухззним

НЕКС4 ИиМА

неясз н имл

ОЗСРОО М01) 060090 мои НЕЯСб НиМА

СбКЗО ним ИЕКС& мимд

-;вссг -ЛТ51—■ ЯСС? АТЭ1 -

- БСС1" АТЭ1 ■—

4 (1СС1Ь АТЭ1 — ->СС1нАТ81-~ -ЯСС1-АТ31 — нНСС1 - АТЭ1 —

- 1}СС1 АТЭ1 >--Н КСС1 - АТЭ1 —

- ЯСС1Г АТЭ1 -ЧКССТ- АТ81 —

НЕСТ' МЕСТ

НЕСТ -НЕСТ НЕСТ; НЕСТ НЕСТ'

- НЕСТ •НЕСТ

- НЕСТ1 -НЕСТ1

(А)

(В)

Подсемейство Л-НЕ КС

ря

■ оэвш сае

■ оаыам4 ока

Н ЯСС1 - АТЭ1 -АТЭ1 г

I— неР!С4 мои? КСС1- АТЭ1

Т^'ЙУХЭ? ним ЯСС1 -'АТ51 г-нЬс4 нимл ч ЯСС1И АТ¿1 г-НЕВГ - Н1.1МД Н - АТ31 —

ч?

V

-НЕСТ •НЕСТ •НЕСТ НЕСТ НЕСТ НЕСТ

^в&СРОО мои

992

овоиэо мои

некс^НПМА

_Г<

¡¿¿'теэосо ним Ч1000

*" Н1 'Мг

К

-ЯСС1Г дТ31- —!нест

- Р.СС1 Н ДХ51-- —¡НЕСТ!

•• ЯСС1 АТЭ1 }— ----НЕСТ

-ЯСС1Г АТБ1- --НЕСТ

НРСС1 - АТЭ11- --НЕСТ

(Б)

Экспериментальные данные

Характеристика доменов

&0Р

X*

Рис. 1. Создание классификации на примере подсемейства 5'-НЕКС. (А) Фрагмент филогенетического дерева, соответствующий кластеру Я-НЕЛС; (В) Результаты доменного анализа белков, входящих в кластер 5-НЕКС; (Б) Сопоставление данных филогенетического, доменного анализа и экспериментальных данных для создания классификации

п

Таблица 2. Классификация НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз._

_Суперсемейство_

Убиквитин-протеин лигазы Семейство

НЕСТ-домеиные убиквитин-протеин лигазы

Подсемейства UFD4

Характерны домены: ANK, Sadl, MIB_HERC2, ARM, SRP1, WWE, НЕСТ. Функции: убиквитилирование и деградация ключевых белков процессов секреции и транспорта, регуляции клеточного цикла.

HUL4

Характерны домены: НЕСТ.

Функции: регуляции транскрипции и экспрессии генов посредством убиквитилирования и деградации белков, непосредственное участие в развитии патологии.

HUL5

Характерны домены: НЕСТ.

Функции: регуляция активности 26S протеасомы, убиквитилирование и деградация белков, регуляция транскрипциональной активности.

RSP5

Характерны домены: С2, WW, НЕСТ.

Функции: Регуляция работы рецепторов и клеточных каналов, регуляция клеточного цикла и работы факторов транскрипции. Протеасомальная деградация и эндоцитоз. Связаны с мембраной.

ТОМ1

Характерны домены: DUF908, DUF913, НЕСТ.

Функции: регуляция транскрипции и процессинга мРНК, убиквитилирование ядерных белков.

UBR5

Характерны домены: ZnF-UBRl, PolyA, НЕСТ.

Функции: убиквитилирование и деградация ключевых белков процессов регуляции клеточного цикла, мембранного и секреторного транспорта и распознавания повреждения ДНК.

LHERC

Характерны домены: АРС10, RCC1, ATS1, MIB_HERC2, Cyt-b5, ZZ_Herc2, НЕСТ. Функции: Участие в процессах клеточного деления, передачи клеточного сигнала и внутриклеточного транспорта.

SHERC

Характерны домены: RCC1, ATS1, НЕСТ.

Функция: участие в процессе взаимодействия белков с убиквитин-подобным белком ISG15, регуляции клеточного цикла на уровне организации хромосом и экспрессии генов.

К0317

Характерны домены: Filamin, НЕСТ.

Функции: Локализованы в мембране. Регуляция мембранного транспорта?_

Hill III

■ норма патология

В

J-

Рис. 2. Значение экспрессии исследуемых НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз для ряда тканей в норме (А), при патологии (Б), и сопоставление профилей экспрессии в норме и при патологии (В).

выводы

1. Филогенетический анализ позволил объединить исследуемые белки в группы на основании гомологии и эволюционного родства первичных структур их НЕСТ-домена: достоверно (97 - 100%) для групп UBR5, UTO4, LHERC, 5HERC, HUL4, КОЗ 17, с меньшей долей достоверности (67 - 78%) для групп HUL5, RSP5, ТОМ1.

2. Доменный анализ позволил охарактеризовать доменную организацию исследуемых белков. Выявлено сходство доменной организации внутри каждой из филогенетических групп исследуемых белков семейства НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз.

3. Объединение филогенетических и структурно-функциональных данных позволило сформировать классификацию НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз. Семейство НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз входит в суперсемейство убиквитин-протеин лигаз, и подразделяется на 9 подсемейств: UBR5, UFD4, LHERC, SHERC, HUL4, КОЗ 17, HUL5, RSP5 и ТОМ1, которые характеризуются собственным уникальным набором доменов.

4. Анализ профилей экспрессии показал разнообразие тканей, в которых представлены исследуемые белки. Для белков внутри подсемейств характерна сходная картина уровня экспрессии в норме, а также его изменения при опухолевой патологии.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Гайнуллин М.Р. Шорина А.С. (Жаберева А.С.) Биоинформатический анализ особенностей пространственного строения белков - мишеней убиквитилировния // Нижегородский медицинский журнал. - 2003. - №1. -С. 66 - 73.

2. Chemorudskiy A.L., Garcia A., Eremin E.V., Shorina-Zhabereva A.S., Kondratieva E.V., GainuIIin M.R. UbiProt: a database of ubiquitylated proteins // BMC Bioinformatics. - 2007. - №8. - P. 126 - 141.

3. Chemorudskiy A.L., Shorina A.S., Garcia A., GainuIIin M.R. Prediction of direct effects of protein ubiquitylation using computational analysis // Biophysics. - 2006. - Vol. 51. - Suppl. 1. - P. 39.

4. Кондратьева E.B., Шорина A.C., Чернорудский АЛ. Исследование динамики содержания убиквитилироваяных белков в плазме крови животных-опухоленосителей // Сибирский онкологический журнал. -2008. - Приложение № 1. - С. 70 - 71.

5. Жаберева А.С., Чаплыгина Е.В., Гайнуллин М.Р. Филогенетический и структурно-функциональный подходы к разработке классификации НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз // Нижегородский медицинский журнал. - 2008. - № 3. - С. 123-124.

6. Гарсия А., Чернорудский A.JL, Шорина А.С. (Жаберева А.С.), Кондратьева Е.В., Еремин Е.В. База данных UbiProt: объектно-ориентированный Интернет-ресурс, посвященный убиквитилированным белкам II Международная конференция «Рецепция и внутриклеточная сигнализация». - Пущино. - 2007. - С. 12-15.

7. Chemorudskiy A., Garcia A., Eremin Е., Shorina-Zhabereva A., Kondratieva Е., GainuIIin M.R. Ubiprot Database and analysis of protein ubiquitylation for application in pharmacological research // Fourth International Symposium on

Computational Methods in Toxicology and Pharmacology Integrating Internet Resources. - Moscow. - 2007. - P. 88.

8. Шорина A.C. (Жаберева A.C.), Чернорудский A.JL, Гарсия А., Корягин А.С., Гайнуллин М.Р Биоинформатический анализ влияния убиквитилирования на каталитическую активность ферментов // XVIII зимняя молодежная научная школа "Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии". - Москва. - 2006. - С. 54.

9. Chernorudskiy A.L., Shorina-Zhabereva A.S., Garcia A., Gainullin M.R. Direct influence of ubiquitylation on a target protein activity: "loss-of-function" mechanism revealed by computational analysis // Proceedings of the Fifth International Conference on Bioinformatics of Genome Regulation and Structure (Eds. N. Kolchanov, R. Hofestadt). - Novosibirsk. - 2006. - V. 1. - P. 252-255.

10. Кондратьева E.B., Шорина A.C. (Жаберева A.C.), Гайнуллин М.Р. Содержание убиквитина и убиквитин-белковых конъюгатов в плазме крови как диагностический критерий при малигаизацин II Материалы конференции молодых ученых "Современные технологии диагностики и лечения в клинической медицине". - Санкт-Петербург. - 2006 , С. 24.

11. Chernorudskiy A.L., Garcia A., Eremin E.V., Shorina-Zhabereva A.S., Kondratieva E.V., Gainullin M.R. UbiProt: a database of ubiquitylated proteins as a tool for computational analysis of ubiquitylation // A joint meeting of the Genetics Society and the British Societies for the Cell and Developmental Biology. - Edinburgh. - 2007. - P. 52.

12. Chernorudskiy A., Shorina-Zhabereva A., Garcia, Gainullin M.R. A.Direct effects of protein ubiquitylation revealed by computational analysis // EMBO Conference "Ubiquitin and Ubiquitin-like modifiers in cellular regulation". -Italy. - 2007. - P. 45.

13. Gainullin M.R., Zhabereva A.S., Chaplygina E.V., Okunev O.E. Classification and functional characterization of the HECT-domain ubiquitin-protein ligases // Sixth International Conference on Bioinformatics of Genome Regulation and Structure. - Novosibirsk. - 2008. - P. 266.

14. Chernorudskiy A.L., Eremin E.V., Astashev M.E., Zhabereva A.S., Garcia A., Gainullin M.R. A systems biology strategy for the studies of the ubiquitin system // 4th International Conference "Genomics, Proteomics, Bioinformatics and Nanobiotechnologies for Medicine". - Moscow - Nizhny Novgorod -Moscow. - 2008. - P. 59.

Заказ № 133 Подписано в печать 14.05.2009 Тираж 100 экз. Усл. п.л. 1 ООО «Центр оперативной печати А52», Белинского, 110; тел. (831)278-50-50. www.print.a52.ru; e-mail: salon@a52.ru

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Жаберева, Анастасия Сергеевна

Список терминов, условных обозначений и сокращений

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Механизм убиквитилирования

1.2. Общая характеристика ЕЗ убиквитин-протеин лигаз. 11 НЕСТ-доменные убиквитин-протеин лигазы

1.2.1. Структурно-функциональная характеристика группы С2- 14 WW-HECT убиквитин-протеин лигаз

1.2.2. Структурно-функциональная характеристика подгруппы 22 HERC белков

1.3. Роль НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз в развитии 27 патологических состояний

1.4. Биоинформатика как самостоятельная область 29 исследований

Глава 2. Материалы и методы

2.1. Общая часть

2.2. Формирование выборки белков

2.3. Алгоритм поиска гомологов

2.4. Парное выравнивание аминокислотных 48 последовательностей

2.5. Множественное выравнивание аминокислотных 49 последовательностей

2.6. Филогенетический анализ

2.7. Доменный анализ белков

2.8. Анализ профилей экспрессии белков

Глава 3. Результаты и их обсуждение

3.1. Филогенетический анализ НЕСТ-доменных убиквитин- 51 протеин лигаз

3.2. Анализ доменной организации НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз

3.3. Формирование классификации НЕСТ-доменных 62 убиквитин-протеин лигаз

3.4. Анализ профилей экспрессии НЕСТ-доменных убиквитин- 89 протеин лигаз

ВЫВОДЫ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Разработка классификации НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз на основании филогенетического и структурно-функционального анализа"

Одним из вариантов посттрансляционного процессинга белков является ковалентная модификация аминокислотных остатков, что ведет к изменению физико-химических белков. Сюда можно отнести такие широко распространенные механизмы регуляции метаболических процессов в живой клетке, как фосфорилирование, ацелирование, гликозилирование и др. В последние годы выявлен и активно исследуется еще один механизм регуляции данного типа, который реализуется за счет связывания белка-мишени и регуляторного белка убиквитина. Убиквитин (ubiquitin, Ubi) — термостабильный высококонсервативный белок, состоящий из 76-ти аминокислот и имеющий молекулярную массу 8,5 кДа - был впервые выделен в 1977г. При конъюгации убиквитина с белком-мишенью происходит образование изопептидной связи между аС - терминальным глицином (Gly 76) молекулы Ubi и е-аминогруппой остатка лизина полипептидной цепи белка-мишени, либо Lys 48 следующей молекулы Ubi с образованием "разветвленной" цепи Ubi-мультимера (Hershko and Heller, 1985).

Убиквитилирование - многоступенчатый АТФ-зависимый процесс, который катализируется сложно организованной мул ьти ферментной системой - убиквитин-протеин лигазным комплексом, состоящим из компонентов Е1 (убиквитин-активирующий фермент), Е2 (убиквитин-конъюгирующнй фермент) и ЕЗ - собственно убиквитин-протеин лигазы, которая катализирует финальное присоединение молекулы убиквитина к субстрату, а также наращивание мультиубиквитиновой цепи (Glickman and Ciechanover, 2002; Mann and Jensen, 2003). ЕЗ лигазы являются центральными детерминантами процесса убиквитилирования, поскольку именно они распознают и убиквитилируют субстрат, что определяет молекулярные и/или клеточные эффекты убиквитилирования. Описанный выше трехступенчатый механизм инициирует все известные реакции убиквитилирования, независимо от того, предназначен ли субстрат для протеасомальной деградации или убиквитилирование играет регуляторную роль, не связанную напрямую с протеолизом (Lee and Myung, 2008; Daulny and Tansey, 2009). Bo многих случаях субстрат, убиквитин и убиквитин-конъюгирующий фермент Е2 должны присутствовать вместе в реакционном центре ЕЗ. Поэтому, в дополнение к функции передачи убиквитина на лизин белка-мишени, ЕЗ должен также скоординировать взаимодействие большого количества белковых компонентов системы в своем реакционном центре (Pickart, 2001; Pickart and Eddins, 2004; Petroski and Deshaies, 2005).

Полифункциональность убиквитин-протеин лигаз опосредуется их структурными особенностями. В настоящее время известны 2 основные разновидности ЕЗ лигаз: ферменты ЕЗ, содержащие каталитический1 RING домен (Really Interesting New Gene), и НЕСТ-доменные ЕЗ лигазы (Homologous to E6-associated protein C-Terminus, гомологичный С-концевой последовательности белка Е6).

RING-доменные убиквитин-протеин лигазы координируют , белок-мишень и Е2—убиквитин-тиоэфирный комплекс таким образом, чтобьг обеспечить прямую передачу убиквитина от Е2 к белку-мишени. В данную группу, помимо мономерных RING-доменных белков, входят многокомпонентные белковые комплексы, например, куллин-содержащие убиквитин-протеин лигазные комплексы (SCF-комплексы), для которых каждая из молекулярных функций обеспечивается' специфической субъединицей (Robinson and Ardley, 2004). Такая неоднородность состава группы существенно усложняет их структурно-функциональный анализ.

Напротив, все НЕСТ-доменные ЕЗ лигазы - мономерные белки, сами распознающие субстрат и сами же его убиквитилирующие. В отличие от RING-доменных убиквитин-протеин лигаз, при взаимодействии между Е2 и НЕСТ-доменной ЕЗ происходит перенос молекулы убиквитина сначала на остаток цистеина активного центра НЕСТ домена. После этого НЕСТ ЕЗ взаимодействует с белком-мишенью, и передает на него убиквитин (Kee and Huibregtse, 2007). Не смотря на относительную простоту структурной организации НЕСТ-доменных лигаз, для многих белков показана полифункциональность. Она, в свою очередь, определяется наличием в структуре ЕЗ лигазы, помимо каталитического НЕСТ домена, других доменов.

Убиквитилирование — один из важнейших механизмов посттрансляционной регуляции свойств и функций белков. Регуляторный потенциал убиквитилирования превосходит все известные посттрансляционные модификации, а по разнообразию контролируемых функций сопоставим с фосфорилированием. В частности, система убиквитина вовлечена в регуляцию клеточного цикла, передачу внутриклеточного сигнала, апоптоз, репарацию ДНК и др. (Haglund and Dikic, 2005; Belgareh-Touzer et al., 2008, Leung et al., 2008). В свою очередь, дефекты системы убиквитина приводят к развитию различных патологических процессов, а сами компоненты системы убиквитина рассматриваются в качестве потенциальных мишеней новых лекарственных средств (Scheffner and Staub, 2007; Petroski, 2008; Bemassola et al., 2009). Разнообразие биологических эффектов убиквитилирования в норме и вовлечение системы убиквитина в патогенез заболеваний подчеркивают актуальность исследований системы убиквитина, как в рамках фундаментальной науки, так и ее прикладных аспектов.

После завершения проектов по расшифровке геномов ряда эукариот, стало накапливаться большое количество данных о новых белках. При этом соотношение ^охарактеризованных белков к экспериментально охарактеризованным белкам растет экспоненциально. Именно поэтому одним из актуальных вопросов является расшифровка функций неохарактеризованных белков.

По данным базы данных белков UniProt протеомного сервера ExPASy (http://vvww.expasy.org/), НЕСТ-домен присутствует в структуре 1246 белков из различных организмов. Однако 90 из них экспериментально охарактеризованы как белки, обладающие убиквитин-протеин лигазной активностью. Структурно-функциональные взаимосвязи изучены лишь для белка RSP5 (и его гомологов) и белка HERC (и его гомологов). Остальные аминокислотные последовательности, содержащие домен НЕСТ, являются функционально ^охарактеризованными, и представлены в базе данных транслянтов с нуклеотидных последовательностей EMBL (TrEMBL). На сегодня отсутствует единая номенклатура НЕСТ-доменных убиквити-протеин лигаз. Таким образом, актуальной является задача инвентаризации данного семейства белков с использованием различных инструментов компьютерного анализа.

Цель работы: Разработать классификацию НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз на основании комплексного анализа их структурных и функциональных особенностей.

Задачи исследования:

1. Провести филогенетический анализ каталитического домена НЕСТ НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз;

2. Провести анализ доменного состава полной аминокислотной последовательности НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз;

3. На основании совокупности филогенетических и структурно-функциональных данных создать классификацию НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз;

4. Установить наличие корреляции между профилями экспрессии НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз из организма Homo sapiens и предлагаемой классификацией.

Заключение Диссертация по теме "Биоинформатика", Жаберева, Анастасия Сергеевна

выводы

1. Филогенетический анализ позволил объединить исследуемые белки в группы на основании гомологии и эволюционного родства первичных структур их НЕСТ-домена: достоверно (97 - 100%) для групп UBR5, UFD4, ZHERC, SHERC, HUL4, КОЗ 17, с меньшей долей достоверности (67 - 78%) для групп HUL5, RSP5, ТОМ1.

2. Доменный анализ позволил охарактеризовать доменную организацию исследуемых белков. Выявлено сходство доменной организации внутри каждой из филогенетических групп исследуемых белков семейства НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз.

3. Объединение филогенетических и структурно-функциональных данных позволило сформировать классификацию НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз. Семейство НЕСТ-доменных убиквитин-протеин лигаз входит в суперсемейство убиквитин-протеин лигаз, и подразделяется на 9 подсемейств: UBR5, UFD4, LHERC, SHERC, HUL4, КОЗ 17, HUL5, RSP5 и ТОМ1, которые характеризуются собственным уникальным набором доменов.

4. Анализ профилей экспрессии показал разнообразие тканей, в которых представлены исследуемые белки. Для белков внутри подсемейств характерна сходная картина уровня экспрессии в норме, а также его изменения при опухолевой патологии.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Жаберева, Анастасия Сергеевна, Москва

1. Abriel Н., Loffing J., Rebhun J.F., Pratt J.H., Schild L., Horisberger J.D., Rotin D., Staub O. Defective regulation of the epithelial Na+ channel by Nedd4 in Liddle's syndrome // J. Clin. Invest. 1999. - V. 103. - P. 667 -673.

2. Amerik A.Y. and Hochstrasser M. Mechanism and function of deubiquitinating enzymes // Biochim. Biophys. Acta. 2004. - V. 1695. - P. 189-207.

3. Andoh Т., Azad A.K., Shigematsu A., Ohshima Y., Tani T. The fission yeast ptrl+ gene involved in nuclear mRNA export encodes a putative ubiquitin ligase // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2004. - V. 317. - P. 1138 — 1143.

4. Bairoch A. The ENZYME data bank // Nucleic Acids Res. 1993. - V. 27. -P. 3155 -3156.

5. Bateman A., Birney E., Cerruti L., Durbin R., Etwiller L., Eddy S.R., Griffiths-Jones S., Howe K.L., Marshall M., Sonnhammer E.L. The Pfam protein families database // Nucleic Acids Res. 2002. - V. 30. - P. 276 -280.

6. Belgareh-Touzc N., Leon S. ErpapazoglouZ., Stawiecka-Mirota M., Urban-Grimal D., Haguenauer-Tsapis R. Versatile role of the yeast ubiquitin ligase Rsp5p in intracellular trafficking // Biochem. Soc. Trans. 2008. - V. 36. -P. 791 -796.

7. Benson D.A., Boguski M.S., Lipman D.J., Ostell J., Ouellette B.F., Rapp BtA., Wheeler D-L. GenBank // Nucleic Acids Res. 1999. - V. 27. -P. 12 -17. '

8. Brooks W.S., Banerjee S., Crawford D.F. G2E3 is a nucleo-cytoplasmic shuttling protein with DNA damage'responsive localization // Exp. Cell Res.-2007.- V. 313. -P. 665 -676.

9. Brummelkamp T.R., Nijman. S.M., Dirac A.M., Bernards R. Loss of the cylindromatosis tumour suppressor inhibits apoptosis by activating NF-kappaB // Nature. 2003. - V. 424. - P. 797 - 801.

10. Callaghan M.J., Russell A.J., Woollatt E., Sutherland G.R., Sutherland R.L., Watts CK. Identification of a human HECT family protein with homology to108the Drosophila tumor suppressor gene hyperplastic discs // Oncogene. -1998.-V. 17.-P. 3479-3491.

11. Canning M., Boutell C., Parkinson J., Everett R.D. A RING finger ubiquitin ligase is protected from autocatalyzed ubiquitination and degradation by binding to ubiquitin-specific protease USP7 // J. Biol. Chem. 2004. - V. 279.-P. 38160-38168.

12. Chen D., Kon N., Li M., Zhang W., Qin J., Gu W. ARF-BPl/Mule is a critical mediator of the ARF tumor suppressor // Cell. 2005. - V. 121. - P. 1071 -1083.

13. Cruz C., Nadal M., Ventura F., Bartrons R., Estivill X., Rosa J.L. The human HERC3 gene maps to chromosome 4q21 by fluorescence in situ hybridization // Cytogenet, Cell Genet. 1999. - V. 87. - P. 263 - 264.

14. Cruz C., Paladugu A., Ventura F., Bartrons R., Aldaz M., Rosa J.L. Assignment of the human P532 gene (HERC1) to chromosome 15q22 by fluorescence in situ hybridization // Cytogenet. Cell Genet. 1999. - V. 86. P. 68 - 69.

15. Cruz C., Ventura F., Bartrons R., Rosa J.L. HERC3 binding to and regulation by ubiquitin // FEBS Lett. 2001. - V. 488. - P. 74 - 80.

16. Dastur A., Beaudenon S., Kelley M., Krug R.M., Huibregtse J.M. Herc5, an* interferon-induced НЕСТ E3 enzyme, is required for conjugation of ISG15 in human cells // J. Biol. Chem. 2006. - V. 281. - P. 4334 - 4338.

17. Daulny A. and Tansey W.P. Damage control: DNA repair, transcription, and the ubiquitin-proteasome system // DNA Repair (Amst). 2009. - V. 8. - P. 444 - 448.

18. Duncan K., Umen J.G., Guthrie C. A putative ubiquitin ligase required for efficient mRNA export differentially affects hnRNP transport // Curr. Biol.- -2000.-V. 10.-P. 687-696.

19. Dunphy W. G. and Kumagai A. The cdc25 protein contains an intrinsic phosphatase activity // Cell. 1991. - V. 67. - P. 189 - 196.

20. Eletr Z.M., Huang D.T., Duda D.M., Schulman B.A., Kuhlman В. E2 conjugating enzymes must disengage from their El enzymes before E3-dependent ubiquitin and ubiquitin-like transfer // Nat. Struct. Mol. Biol. -2005.-V. 12.-P. 933-934.

21. Fotia A.B., Dinudom A., Shearwin K.E., Koch J.-P., Korbmacher C., Cook D.I., Kumar S. The role of individual Nedd4-2 (KIAA0439) WW domains in binding and regulating epithelial sodium channels // FASEB J. 2003. -V. 17.-P. 70 -72.

22. Fotia A.B., Ekberg J., Adams D.J., Cook D.I., Poronnik P., Kumar S. Regulation of neuronal voltage-gated sodium channels by the ubiquitinprotein ligases Nedd4 and Nedd4-2 // J. Biol. Chem. 2004. - V. 279. - P. 28930 - 28935.

23. Galan J. M., Moreau V., Andre В., Volland C., Haguenauer-Tsapis R. Ubiquitination mediated by the Npilp/Rsp5p ubiquitin-protein ligase is required for endocytosis of the yeast uracil permease // J. Biol. Chem. -1996. V. 271.-P. 10946- 10952.

24. Gallagher E., Gao M., Liu Y.C., Karin M. Activation of the E3 ubiquitin ligase Itch through a phosphorylation-induced conformational change // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2006. - V. 103. - P. 1717 - 1722.

25. Gallagher S.J., Kefford R.F., Rizos H. The ARF tumour suppressor // Int. J. Biochem. Cell Biol. -2006. V. 38.-P. 1637-1641.

26. Gao M., Labuda Т., Xia Y., Gallagher E., Fang D., Liu Y.C., Karin M. Jun turnover is controlled through JNK-dependent phosphorylation of the E3 ligase Itch // Science. 2004. - V. 306. - P. 271 - 275.

27. Garcia-Gonzalo F.R. and Rosa J.L. The HERC proteins: functional and evolutionary insights // Cell. Mol. Life. Sci. 2005. - V. 62. - P. 1826 -1838.

28. Garcia-Gonzalo F.R., Bartrons R., Ventura F., Rosa J.L. Requirement of phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate for HERC 1-mediated guanine nucleotide release from ARF proteins // FEBS Lett. 2005. - V. 579. - P. 343-348.

29. Garcia-Gonzalo F.R., Cruz C., Munoz P., Mazurek S., Eigenbrodt E., Ventura F., Bartrons R., Rosa J.L. Interaction between HERC1 and M2-type pyruvate kinase // FEBS Lett. 2003. - V. 539. - P. 78 - 84.

30. Gautier J., Solomon M. J;, Booher R. N. F.ernando Bazan J., Kirschner M. W. cdc25 is a'specific tyrosine phosphatase that directly activates p34cdc2 // Cell.- 1991.-V. 67. — P. 197-211.

31. Glickman M.H. and Ciechanover A. The ubiquitin-proteasome-proteolytic pathway: destruction for the sake of construction// Physiol. Rev. 2002. -V. 82.-P. 373 - 428.

32. Gould K. L. and Nurse P. Tyrosine phosphorylation of the fission yeast cdc2+ protein kinase regulates entry into mitosis // Nature. 1989. - V. 342. -P. 39-45. ■

33. Haglund K. and Dikic I'. Ubiquitylation and cell signaling // Embo J. 2005. -V. 24.-P. 3353 -3359. ^ .

34. Hall J.R., Kow E., Nevis K.R., Lu C.K., Luce K.S., Zhong Q., Cook J.G. Cdc6 stability is regulated by the Huwel ubiquitin ligase after DNA damage // MoH.BioL Cell.-2007. V. 18.-P. 3340-3350.;

35. Hein C., Springael J.-Y., Volland C., HaguenauerrTsapis R., Andre, B. NPI1, an essential .yeast gene involved in induced; degradation of Gap! and Fur4 permeases, encodes the Rsp5 ubiquitin-protein: ligase // Mol. Microbiol. 1995.-V, 18. - P: 77- 87.

36. Heissmeyer V., Macian F., Im S.H., Varma R., Feske S., Venuprasad K., Gu H., Liu Y.C., Dustin M.L., Rao A. Calcineurin imposes T cell unresponsiveness through targeted proteolysis of signaling proteins // Nat. Immunol. 2004. - V. 5. - P. 255 - 265.

37. Helliwell S.B.,. Losko S., Kaiser C.A. Components of a ubiquitin ligase complex specify polyubiquitination and- intracellular trafficking of the112general amino acid permease // J. Cell Biol. 2001. - V. 153. - P. 649 -662.

38. Henke G., Maier G., Wallisch S., Boehmer C., Lang F. J. Regulation of the voltage gated K+ channel Kvl.3 by the ubiquitin ligase Nedd4-2 and the serum and glucocorticoid inducible kinase SGK1 // Cell Physiol. 2004. -V. 199.-P. 194-199.

39. Hershko A. and. Heller H. Occurrence of a polyubiquitin structure in ubiquitin-protein conjugates // Biochem Biophys Res Commun. 1985. - V. 128.-P. 1079- 1086.

40. Hicke L., Zanolari В., Reizman, H. Cytoplasmic tail phosphorylation of the a-factor receptor is required for its ubiquitination and internalization // J. Cell Biol. -1998. V. 141. P. 349 - 358.

41. Hochrainer K., Mayer H., Baranyi U., Binder B. R., Lipp J., Kroismayr R. The human HERC family of ubiquitin ligases: novel members, genomic organization, expression profiling, and evolutionary aspects // Genomics. -2005. V.-85.-P. 153-164.

42. Honda Y., Tojo M., Matsuzaki K., Anan Т., Matsumoto M., Ando M., Saya H., Nakao M. Cooperation of FtECT-domain ubiquitin ligase hHYD and DNA topoisomerase II-binding protein for DNA damage response // J. Biol. Chem. 2002. - V. 277. - P. 3599 - 35605.

43. Huang D.T., Paydar A., Zhuang M., Waddell M.B., Holton J.M., Schulman В .A. Structural basis for recruitment of Ubcl2 by an E2 binding domain in NEDD8's El // Mol. Cell. 2005. - V. 17. - P. 341 - 350.

44. Huang L., Kinnucan E., Wang G., Beaudenon S., Howley P.M., Huibregtse J.M., Pavletich N.P. Structure of an E6AP-UbcH7 complex: insights intoubiquitination by the E2-E3 enzyme cascade // Science. 1999. - V. 286. -P. 1321 - 1326.

45. Huibregtse J.M., Scheffner M., Beaudenon S., Howley P.M. A family of proteins structurally and functionally related to the E6-AP ubiquitin-protein ligase // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1995. - V. - 92. - P. 2563 - 2567.

46. Jennissen H.P. . Ubiquitin and the enigma of intracellular protein degradation // Eur. J. Biochem. 1995. -V. 231. - P. 1 - 30.

47. Jing M., Bohl J., Brimer N., Kinter M., Vande Pol S.B. Degradation of tyrosine phosphatase PTPN3 (PTPH1) by association with oncogenic human papillomavirus E6 proteins // J. Virol. 2007. - V. 81. - P. 2231 - 2239.

48. Jolliffe C.N., Harvey K.F., Haines B.P., Parasivam G., Kumar S. Identification of multiple proteins .expressed in murine embryos as bindingpartners for the WW domains of the ubiquitin-protein ligase Nedd4 // Biochem. J: -2000. V. 351.-P. 557-565.

49. Ju D. and Xie Y. A synthetic defect in protein degradation caused by loss of UFD4 and Rad23 // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2006. - V. 341. -P. 648 - 652.

50. Ju D., Wang X., Xu H., Xie Y. The armadillo repeats of the UFD4 ubiquitin ligase recognize ubiquitin-fusion proteins // FEBS Lett. 2007. - V. 581. -P. 265 - 270.

51. Kamynina E., Debonneville C., Bens M., Vandewalle A., Staub O. A novel mouse Nedd4 protein suppresses the activity of the epithelial Na+ channel // FASEB J. 2001. - V. 15. - P. 204 - 214.

52. Karagiannis J., Saleki R., Young P. G. The publ E3 ubiquitin ligase negatively regulates leucine uptake in response to NH4+ in fission yeast'// Curr. Genet. 1999. -V. 35. -P: 593 - 601.

53. Kay В. K., Williamson -M. P., Sudol M. The importance of being proline: the interaction- of proline-rich motifs signaling' proteins with their cognate domains // FASEB J. 2000. - V. 14. - P. 231 - 241.

54. Kee Y. And Huibregtse J.M*. Regulation of catalytic activities of HECT ubiquitin ligases // BBRS. 2007. - V. 354. - P. 329 - 333.

55. Kee Y., Lyon N., Huibregtse J.M. The Rsp5 ubiquitin ligase is coupled to and antagonized by the Ubp2 deubiquitinating enzyme*// EMBO J. 2005. -V. 24.-P. 2414-2424.

56. Kishino Т., Lalande M., Wagstaff J. UBE3A/E6-AP mutations cause Angelman syndrome // Nat. Genet. 1997. - V.l 5. - P. 70 - 73.

57. Kleijnen M.F., Shih A.H., Zhou P., Kumar S., Soccio R.E., Kedersha N.L., Gill G., Howley P.M. The hPLIC proteins may provide a link between the ubiquitination machinery and the proteasome // Mol. Cell. 2000. - V. 6. -P. 409-419.

58. Kovalenko A., Chable-Bessia C., Cantarella G., Israel A., Wallach D., Courtois G. The tumour suppressor GYLD negatively regulates NF-kappaB signalling by deubiquitination //Nature: 2003. -V. 424. - P. 801 - 805.

59. Kroismayr R., Baranyi U., Stehlik C., Dorfleutner A., Binder B.R., Lipp J. HERC5, a HECT E3 ubiquitin ligase tightly regulated in LPS activated endothelial cells // J. Cell Sci. 2004. - V. 117. - P. 4749 - 4756.

60. Laine A. and; Ronai Zi Regulation of p53; localization: and transcriptiom by the HECT domain E3 ligase WWP1 // Oncogene. 2007. - V. 26.-P. 1477 - 1483. ■ .

61. Lee J.D., Amanai K., Shearn A., Treisman J.E. The ubiquitin ligase Hyperplastic discs negatively regulates hedgehog and decapentaplegic expression by independent mechanisms // Development. 2002. - V. 129. -P. 5697-5706.

62. Lee M.J., Pal K., Tasaki Т., Roy S., Jiang Y., An J.Y., Banerjee R;, Kwon Y.T. Synthetic heterovalent inhibitors targeting recognition E3 componentsof the N-endrule pathway // Proc. Natl. Acad. Sci. USA.- 2008. V. 105. -P. 100- 105.

63. Leggett D.S., Hanna J;, Borodovsky A., Crosas В., Schmidt M., Baker R.T., Walz Т., Ploegh H., Finley D. Multiple associated proteins regulate proteasome structure and function // Mol. Cell. 2002. - V. 10. - P. 495 -507.

64. Liddle G.W., Bledsoe Т., Coppage W.S. A familial renal disorder simulating primary aldosteronism but with negligible aldosterone secretion // Trans. Assoc. Am. Physicians. 1963. - V. 76. - P. 199 - 213.

65. Liu Z., Oughtred R., Wing S.S. Characterization of E3Histone, a novel testis ubiquitin protein ligase which ubiquitinates histones // Mol. Cell. Biol. -2005.-V. 25.-P. 2819-2831.

66. Lundgren K., Walworth N., Booher R., Dembski M., Kirschner M. Beach D. Mikl and weel cooperate in the inhibitory tyrosine phosphorylation of cdc2 //Cell.- 1991.-V. 64.-P. 1111 1122.

67. Mann M. and Jensen O.N. Proteomic analysis of" post-translational modifications // Nat. Biotechnol. 2003. - V. 21. - P. 255 - 261.

68. Mazaleyrat S.L., Fostier M., Wilkin M.B., Aslam H., Evans D.A.P., Cornell M., Baron M. Down-regulation of Notch target gene expression by Suppressor of deltex // Dev. Biol. 2003. -V. 255. - P. 363 - 372.

69. Millar J.B.A., Lenaers G., Russell P. РурЗ PTPase acts as a mitotic inducer in fission yeast // EMBO J. 1992. - V. 11. P. - 4933 - 4941.

70. Myat A., Henry P., McCabe V., Flintoft L., Rotin D., Tear С Drosophila Nedd4, a- ubiquitin ligase, is recruited by Commissureless control cell' surface levels of the roundabout receptor // Neuron. 2002. - ^ 35.-P. 447-459.

71. Nefsky B. and Beach,D. Publ acts as an E6-AP-like protein ubiquitz ligase in the degradation of cdc25 // EMBO J. 1996. V. -15. - P. 1301 1312.

72. Nicholls R.D. and Rnepper J.L. Genome organization, function, arx imprinting' in* Prader-Willi and Angelman syndromes // Annu. Rex Genomics Hum. Genet. 2001. - V. 2. - P. 153 - 175.

73. Peng J., Schwartz D., Elias J.E., Thoreen C.C., Cheng D., Marsischky G., Roelofs J., Finley D., Gygi S.P. A proteomics approach to understanding protein Ubiquitination // Nat. Biotechnol. 2003. -V. 21. - P. 921 - 926.

74. Petroski M.D. and Deshaies R.J. Function and regulation of cullin-RING ubiquitin ligases // Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2005. - V. 6. - P. 9-20.

75. Petroski M.D. The ubiquitin system, disease, and drug discovery // BMC Biochem. 2008. - V. 21. - Suppl 1 :S7.

76. Pickart C.M. and Eddins M.J. Ubiquitin: structures, function,mechanisms // Biochem. Biophys. Acta. — 2004. V. 1695. - P. 55 -72.

77. Pickart C.M. Mechanisms underlying Ubiquitination // Annu. Rev. Biochem. 2001. V. 70. - P. 503 - 533.

78. Plant P. J., Yeger H., Staub O., Howard P., Rotin, D. The C2 domain of the ubiquitin protein ligase Nedd4 mediates Ca2+-dependent plasma membrane localization // J. Biol. Chem. 1997. V. - 272. P. 32329 - 32336.

79. Podos S.D., Hanson K.K., Wang Y.-C., Ferguson E.L The DSmurf ubiquitin-protein ligase restricts BMP signaling spatially and temporally during Drosophila embryogenesis // Dev. Cell. 2001. - V. 1. - P. 567 -578.

80. Polo S., Sigismund S., Faretta M., Guidi M., Capua M.R., Bossi G., Chen H., De Camilli P., Di Fiore P.P. A single motif responsible for ubiquitin recognition and monoubiquitination in endocytic proteins // Nature. 2002. - V. 416. - P. 451 - 455.

81. Ramamoorthy S. and Nawaz Z. E6-associated protein (E6-AP) is a dual function coactivator of steroid/ hormone receptors- // Nucl. Recept. Signal. 2008. - V. 6. - P. 1 -.6.

82. Ravid Т., Hochstrasser M. Autoregulation of an E2 enzyme by ubiquitin-chain assembly on its catalytic residue // Nat. Cell Biol. — 2007. — V. 9.-P. 422-427.

83. Robinson P.A. and Ardley H.C. Ubiquitin-protein ligases // J. Cell Sci. -2004. V. 117.-P.5191 -5194.

84. Rosa J.L. and Barbacid M. A giant protein that stimulates,guanine nucleotide exchange on ARF1 and Rab proteins forms a cytosolic ternary complex with clathrin and Hsp70 // Oncogene. — 1997. V. 15. - P. 1-6.

85. Rotin D. and Kumar S. Physiological functions of the HECT family of ubiquitin ligases // Nat Rev Mol Cell Biol. 2009. - V. 10. - P. 398-409.

86. Rougier J.-S., van Bemmelen M.X., Bruce M.C., Jespersen Т., Gavillet В., Apotheloz F., Cordonier S., Staub O., Rotin D., Abriel H. Molecular determinants of voltage-gated sodium channel regulation by the

87. Nedd4/Nedd4-like proteins // Am. J. Physiol. 2005. - V. 288. - P. 692701.

88. Saitou N. and Nei M. The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees // Mol. Biol. Evol. 1987. - V. 4. - P. 406 -425.

89. Sakata Т., Sakaguchi H., Tsuda L., Higashitani A., Aigaki Т., Matsuno K., Hayashi S. Drosophila Nedd4 regulates endocytosis of notch and suppresses its ligand-independent activation // Curr. Biol. 2004. - V. 14.-P. 2228-2236.

90. Saleh A., Collart M., Martens J.A., Genereaux J., Allard S., Cote J., Brandl C.J. TOMlp, a yeast hect-domain protein which mediates transcriptional regulation through* the ADA/SAGA coactivator complexes // J. Mol. Biol. 1998. - V. 282. - P. 933 - 946.

91. Saleki R., Jia Z., Karagiannis J., Young P. G. Tolerance of low pH in Schizosaccharomyces pombe requires a functioning publ ubiquitin ligase // Mol. Gen. Genet. 1997. - V. 254. - P. 520 - 528.

92. Salvat C., Jariel-Encontre I., Acquaviva C., Omura S., Piechaczyk M. Differential directing of c-Fos and c-Jun proteins to the proteasome in serum-stimulated mouse embryo fibroblasts // Oncogene. 1998. - V. 17. -P. 327-337.

93. Sasaki Т., Toh-e A., Kikuchi Y. Extragenic suppressors that rescue defects in the heat stress response of the budding yeast mutant toml // Mol. Gen. Genet. 2000. - V. 262. - P. 940 - 948.

94. Sasaki Т., Toh-e A., Kikuchi Y. Yeast Krrlp physically and functionally interacts with a novel essential Krilp, and both proteins are required for 40S ribosome biogenesis in the nucleolus // Mol. Cell. Biol. -2000. V. 20. -P. 7971 - 7979.

95. Scheffner M. and Staub O. HECT E3s and human disease // BMC Biochemistry. 2007. - V. 8. - Suppl. 1 :S6.

96. Scheffner M. and Whitaker N.J. Human papillomavirus-induced carcinogenesis and the ubiquitin-proteasome system // Semin. Cancer. Biol. -2003.-V. 13.-P. 59-67.

97. Scheffner M., Huibregtse J.M., Vierstra R.D., Howley P.M. The HPV-16 E6 and E6-AP complex functions as a ubiquitin-protein ligase in the ubiquitination of p53 // Cell. 1993. - V. 75. - P. 495 - 505.

98. Scheffner M., Nuber U., Huibregtse J.M. Protein ubiquitination involving an- E1-E2-E3 enzyme ubiquitin thioester cascade // Nature. -1995.-V. 373.-P. 81-83.

99. Schwarz S.E., Rosa J.L., Scheffner M. Characterization of human hect domain family members and their interaction with UbcH5 and UbcH7 // J. Biol. Chem. 1998. - V. 273. - P. 12148 - 12154.

100. Seo S.R., Lallemand F., Ferrand N., Pessah M., L'Hoste S., Camonis J., Atfi A. The novel E3 ubiquitin ligase Tiull associates with TGIF to target Smad2 for degradation // EMBO'J. 2003. - V. 23. - P. 3780 - 3792.

101. Shearwin-Whyatt L., Dalton H.E., Foot N., Kumar S. Regulation of functional diversity within the Nedd4 family by accessory and adaptor proteins // Bioessays. 2006. - V. 28. - P. 617 - 6281

102. Shih S.C., Sloper-Mould K.E., Hicke L. Monoubiquitin carries a novel internalization signal that is appended to activated receptors // EMBO J. -2000.-V. 19.-P. 187- 198.

103. Staub O., Abriel H., Plant P., Ishikawa Т., Kanelis V., Saleki R., Horisberger J.D., Schild L., Rotin D. Regulation of the epithelial Na+channel by Nedd4 and ubiquitination // Kidney Int. 2000. - V. 57. - P. 809-15.

104. Strack В., Calistri A., Accola M.A., Palu G., Gottlinger H.G. A role for ubiquitin ligase recruitment in retrovirus release // Proc. Natl. Acad. Sci. USA.-2000.-V. 97.-P. 13063 13068.

105. Takeuchi Т., Inoue S., Yokosawa H. Identification and Herc5-mediated ISGylation of novel target proteins // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2006. - V. 348. - P. 473 - 477.

106. Tamai K. and Shimoda C. The novel HECT-type ubiquitin-protein ligase Pub2p shares partially overlapping function with Publp in Schizosaccharomyces pombe // Journal of Cell Science. 2002. - V. 155. -P. 1847- 1857.

107. Tarioue Т., Maeda R., Adachi M., Nishida E. Identification of a docking groove on ERK and p38 MAP kinases that regulates the specificity of docking interactions // EMBO J. 2001. - V. 20. - P. 466 - 479.

108. Ulrich H.D. Degradation or maintenance: actions of the ubiquitin system on eukaryotic chromatin. // Eukaryot Cell. 2002. - V. 1. - P. 1 - 10.

109. Vanacova S., Wolf J., Martin G., Blank D., Dettwiler S., Friedlein A., . Langen 11., Keith G., Keller W. A new yeast poly(A) polymerase complexinvolved in RNA quality control // PLoS Biol. 2005. V. 3. - P. 986 -997.

110. Wang X., Chen C.-F., Baker P.R., Chen P.-E., Kaiser P:, Huang L. Mass spectrometric characterization of the affinity-purified human 26S proteasome complex // Biochemistry. 2007. - V. 46. - P. 3553 - 3565.

111. Wang X;,'Trotman L.C., Koppie T., Alimonti A., Chen. Z., Gao Z., Wang J., Erdjument-Bromage H., Tempst P., Cordon-Cardo C., Pandolfi P.P., Jiang X. NEDD4-1 Is a proto-oncogenic ubiquitin ligase for PTEN // Cell.-2007.- V. 128.-P. 129- 139.

112. Wang H.R., Zhang Y., Ozdamar В., Ogunjimi A.A., Alexandrova E., Thomsen G.H., Wrana J.L. Regulation of cell polarity and protrusion formation by targeting RhoA for degradation // Science. 2003. - V. 302. -P. 1775 - 1779.

113. Wu X., Yen L., Irwin L., Sweeney C., Carraway 3rd K.L. Stabilization of the E3 ubiquitin ligase Nrdpl by the deubiquitinating enzyme USP8 // Mol. Cell Biol. 2004: - V. 24. - P. 7748 - 7757.

114. Xie Y. and Varshavsky A. UFD4 lacking the proteasome-binding region catalyses ubiquitination but is impaired in proteolysis // Nat. Cell. Biol. 2002. - V. 4. - P. 1003 - 1007.

115. Yamamoto Y., Huibregtse J.M., Howley P.M; The human E6-AP gene (UBE3A) encodes three potential protein isoforms. generated by differential splicing // Genomics. 1997. -V. 41. - P. 263 -266.

116. You J., Wang M., Aoki Т., Tamura T.A., Pickart C.M. Proteolytic targeting of transcriptional regulator TIP120B by a HECT domain E3 ligase // J. Biol. Chem. 2003. - V. 278. - P. 23369 - 23375.

117. Yu J., Lan J., Zhu Y., Li X., Lai X., Xue Y., Jin C., Huang H. The E3 ubiquitin ligase HECTD3 regulates ubiquitination and degradation of Тага // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2008. - V. 367. - P. 805 - 812.

118. Zhao J., Zhang Z., Vucetic Z., Soprano K.J., Soprano D.R. HACE1: A novel repressor of RAR transcriptional activity // J. Cell Biochem. — 2009. -V. 107.-P. 482-493.

119. Zheng N., Wang P., Jeffrey P.D., Pavletich N.P. Structure of a c-Cbl-UbcH7 complex: RING domain function in ubiquitin-protein ligases // Cell. 2000.< - V. 102. - P. 533 - 539.

120. Zhong Q., Gao W., Du F., Wang X. Mule/ARF-BP 1, a ВНЗ-only E3 ubiquitin ligase, catalyzes the polyubiquitination of Mcl-1 and regulates apoptosis//Cell.-2005.-V. 121.-P. 1085- 1095. .

121. Арчаков А.И. Биоинформатика, геномика и протеомика -науки о жизни XXI столетия // Вопросы медицинской биохимии. -2000. -Т. 47. 1.-С. 2-9.

122. Арчаков А.И., Дубанов А.В1., Иванов А.С. Компьютерный поиск новых белков-мишеней для действия противомикробных средств на основе сравнительного анализа геномов // Вопросы медицинской биохимии. 2001. -Т. 47. - № 3, - С. 7 - 13.

123. Арчаков А.И., Лисица А.В. Биоинформатика и биоинформационные технологии // Труды XII Всероссийской научно-методической конференции «Телематика'2005». Санкт-Петербург. -2005.-Т. 1. - С.55 — 56.

124. Арчаков А.И., Скворцов B.C., Иванов А.С. Компьютерное моделирование трехмерной структуры полноразмерного цитохрома В5 // Вопросы медицинской биохимии. 2000. -Т. 46. - № 6, - С. 15-21.

125. Гайнуллин М. Р., Гарсия А. Роль системы убиквитина в патогенезе злокачественных новообразований // Нижегородский медицинский журнал. 2005. - №1. - С.20 - 38.

126. Крепец В.В., Скворцов B.C., Иванов А.С. Предсказание связывающей способности белок-лигандных комплексов при помощи нелинейных моделей // Вопросы медицинской биохимии. 2000. -Т. 46. - № 5, - Ср. 3-7.

127. Мошковский С. А. Медицинская протеомика // Протеомика. -2005. Т.5. - № 3. - С. 345 - 355.

128. Наумов Д.Г. Филогенетический анализ семейства белков-гомологов // Zbio. 2006. - Т. 1 (http://zbio.net/bio/001/003.html).