ИСТИНА

Аппарат бактериального синтеза белка представляет собой хорошую мишень для разработки новых антибактериальных средств, в тоже время появляются данные о новых участниках синтеза белка, активизирующихся в первую очередь в стрессовых условиях, например, под воздействием антибиотика. Изучению нового потенциального участника бактериальной трансляции, гомолога факторов терминации, белка PrfH и будет посвящен этот проект, который с одной стороны расширит фундаментальные представления об бактериальной трансляции, а также может иметь практическое значение при борьбе с антибактериальной устойчивостью.

Recently, the interest of researchers in the translation apparatus has shifted from the canonical principles of ribosomal operation to the processes that can occur with the ribosome in the case of rare events or damaging effects. In particular, several translation termination mechanisms have been discovered under such conditions. During the "standard" termination of translation in bacteria, release factors (RF) RF1 or RF2 recognize stop codons via direct RNA-protein interactions. Moreover, the domain of termination factors containing the GGQ amino acid motif penetrates the peptidyl transferase center of the ribosome and promotes hydrolysis of the ester linkage between the tRNA and peptide. Interestingly, despite the similarity of the structure of the GGQ motif, responsible for terminating protein synthesis, in bacterial and eukaryotic termination factors, these proteins are not homologues and independently arose during evolution. In addition to the classical termination factors, the GGQ motif is found in several proteins, both in bacteria and in eukaryotes. All representatives of this family, which have been studied in detail, carry out the termination of translation in the conditions when the normal course of translation is distorted. The function of ArfB protein in bacteria, for example, is involved in peptide release caused by ribosome stalling at the end of a truncated mRNA lacking a stop codon. In some bacterial species, the PrfH protein exhibits a GGQ domain with strong structural similarity to class I release factors. Unlike ArfB, PrfH possesses structural features that may be necessary for interaction with mRNA, however, they differ from similar motifs found in the classical termination factors RF1 and RF2. The functional role of PrfH has not been revealed yet and an experimental evaluation would be ideal to understand its precise mechanism of action. Hypothetically, PrfH may play a role in translation termination of protein synthesis in some unknown circumstances. The gene which codes for the protein of the homolog of RtcB RNA ligase, the functional role of which is also unknown precedes the prfH gene in some bacterial species. It is reasonable to assume that both of these proteins function in the same process. Cutting rRNA with various nucleases can lead to the termination of the ribosome during translation; presumably, such a damaged and stalled ribosome can be a target for the activity of both products of the rtcB-prfH operon. The ligase enzyme can presumably restore rRNA integrity, and a new termination factor will release the peptide. Using P. aeruginosa as an example, the connection of gene expression of this operon with resistance to certain antibiotics was shown, which makes the study of the function of these proteins more relevant from a practical point of view. Perhaps a specific suppression of the work of these proteins can increase the effectiveness of antibacterial agents. During this project, it is planned to identify and study the role of the PrfH protein that is structurally similar to the termination factors, coupled with the RtcB-like protein encoded in the same operon, presumably an RNA ligase. Many diseases are associated with errors in decoding, premature termination of translation and other abnormalities in protein synthesis, therefore, the study of rescue ribosome systems is not only fundamental, but also practical task.

В ходе реализации проекта будет изучена функциональная роль генов rtcB и prfH. Будут обнаружены природные субстраты этих белков, в случае гомолога факторов терминации планируется определить субстрат, который распознается этим фактором и приводит к гидролизу связи между тРНК и пептидом. Предположительно, это комплекс рибосомы, по какой-то причине неспособный к нормальному продолжению трансляции. Для RtcB-лигазы будут определены те молекулы РНК, которые могут быть использованы этим белком в ходе реакции лигирования. Будет определена функциональная роль системы rtcB-prfH и ее значение для жизнедеятельности бактерий. На текущий момент отсутствуют экспериментальные сведения о роли данных белков, в тоже время описанию роли другого неканонического фактора терминации ArfB посвящено множество статей, опубликованных в том числе в высокорейтинговых журналах. Это указывает на высокий интерес мирового научного сообщества к теме контроля качества в ходе синтеза белка. Структурные исследования взаимодействия еще одного фактора высвобождения пептида с рибосомой и мРНК помогут определить особенности прочтения мРНК при помощи белковых факторов, что в свою очередь может быть использовано при разработке новых подходов в синтетической биологии. Открытие дополнительной системы «спасения» рибосомы в бактериальных системах может привести, во-первых, к созданию антибактериальных препаратов, направленных на нарушение работы такой системы и, во-вторых, к обнаружению аналогичных способов высвобождения пептида в клетках человека, что в дальнейшем способно расширить понимание патологических процессов, связанных с нарушением синтеза белка. Описание новой системы высвобождения пептида расширит фундаментальные знания о регуляции синтеза белка и механизмах спасения заблокированных рибосом.