ОПЫТ ГУМАНИЗАЦИИ МИТОХОНДРИАЛЬНЫХ БЕЛКОВ У Saccharomyces cerevisiae НА ПРИМЕРЕ ЗАМЕНЫ ДРОЖЖЕВОГО МИТОХОНДРИАЛЬНОГО ФАКТОРА ТЕРМИНАЦИИ ТРАНСЛЯЦИИ MRF1 ЧЕЛОВЕЧЕСКИМИ ГОМОЛОГАМИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Митохондриальная трансляция – это высокоспециализированный процесс биосинтеза закодированных в митохондриальном геноме белков, в основном – компонентов системы окислительного фосфорилирования, включающий четыре ключевые стадии: инициацию, элонгацию, терминацию и рециклинг митохондриальных рибосом. Каждая из этих стадий регулируется специфическим набором факторов трансляции, большинство из которых кодируются ядерным геномом и импортируются в митохондрии. Терминация митохондриальной трансляции у Saccharomyces cerevisiae осуществляется при участии ядерно-кодируемого фактора высвобождения MRF1, который критически важен для обеспечения точности синтеза белков внутри органеллы. Данный фактор осуществляет распознавание стоп-кодонов и катализирует высвобождение завершённой полипептидной цепи из рибосомы. Помимо своей основной функции, MRF1 также принимает участие в процессах, связанных с поддержанием стабильности митохондриального генома. Целью настоящего исследования являлась оценка способности человеческих гомологов – hMTRF1, hMTRF1A, а также факторов спасения миторибосом hMTRFR и hMRPL58 – компенсировать отсутствие дрожжевого митохондриального фактора терминации трансляции MRF1 в клетках S. cerevisiae. Полученные результаты свидетельствуют о том, что человеческие ортологи дрожжевого MRF1 (hMTRF1 и hMTRF1A) способны участвовать в поддержании целостности митохондриального генома дрожжей, однако не обеспечивают полноценной функциональной замены MRF1, в частности, не восстанавливают способность к дыханию у мутантных штаммов дрожжей.

Об авторах

Р. А Ханнанов

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: khanrhat@mail.ru
биологический факультет Москва, Россия

И. В Чичерин

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

биологический факультет Москва, Россия

М. В Балева

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

биологический факультет Москва, Россия

С. А Левицкий

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

биологический факультет Москва, Россия

Р. А Васильев

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

биологический факультет Москва, Россия

У. Е Пиунова

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

биологический факультет Москва, Россия

П. А Каменский

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

биологический факультет Москва, Россия

Список литературы

  1. Wang, F., Zhang, D., Zhang, D., Li, P., and Gao, Y. (2021) Mitochondrial protein translation: emerging roles and clinical significance in disease, Front. Cell Dev. Biol., 9, 675475, https://doi.org/10.3389/fcell.2021.675465.
  2. Kummer, E., and Ban, N. (2021) Mechanisms and regulation of protein synthesis in mitochondria, Nat. Rev. Mol. Cell Biol., 22, 307-325, https://doi.org/10.1038/s41580-021-00332-2.
  3. Pel, H. J., Maat, C., Rep, M., and Grivell, L. A. (1992) The yeast nuclear gene MRF1 encodes a mitochondrial peptide chain release factor and cures several mitochondrial RNA splicing defects, Nucleic Acids Res., 20, 6339-6346, https://doi.org/10.1093/nar/20.23.6339.
  4. Towpik, J., Chacinska, A., Ciesla, M., Ginalski, K., and Boguta, M. (2004) Mutations in the yeast mrf1 gene encoding mitochondrial release factor inhibit translation on mitochondrial ribosomes, J. Biol. Chem., 279, 14096-14103, https://doi.org/10.1074/jbc.M312856200.
  5. Krüger, A., Kovalchuk, D., Shiriaev, D., and Rorbach, J. (2024) Decoding the enigma: translation termination in human mitochondria, Hum. Mol. Genet., 33, R42-R46, https://doi.org/10.1093/hmg/ddae032.
  6. Merz, S., and Westermann, B. (2009) Genome-wide deletion mutant analysis reveals genes required for respiratory growth, mitochondrial genome maintenance and mitochondrial protein synthesis in Saccharomyces cerevisiae, Genome Biol., 10, R95, https://doi.org/10.1186/gb-2009-10-9-r95.
  7. Laurent, J. M., Garge, R. K., Teufel, A. I., Wilke, C. O., Kachroo, A. H., and Marcotte, E. M. (2020) Humanization of yeast genes with multiple human orthologs reveals functional divergence between paralogs, PLoS Biol., 18, e3000627, https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000627.
  8. Hamza, A., Driessen, M. R., Tammpere, E., O’Neil, N. J., and Hieter, P. (2020) Cross-species complementation of nonessential yeast genes establishes platforms for testing inhibitors of human proteins, Genetics, 214, 735-747, https://doi.org/10.1534/genetics.119.302971.
  9. Qian, Y., Kachroo, A. H., Yellman, C. M., Marcotte, E. M., and Johnson, K. A. (2014) Yeast cells expressing the human mitochondrial DNA polymerase reveal correlations between polymerase fidelity and human disease progression, J. Biol. Chem., 289, 5970-5985, https://doi.org/10.1074/jbc.M113.526418.
  10. Parisi, M. A., Xu, B., and Clayton, D. A. (1993) A human mitochondrial transcriptional activator can functionally replace a yeast mitochondrial HMG-box protein both in vivo and in vitro, Mol. Cell Biol., 13, 1951-1961, https://doi.org/10.1128/mcb.13.3.1951-1961.1993.
  11. Derbikova, K., Kuzmenko, A., Levitskii, S., Klimontova, M., Chicherin, I., Baleva, M. V., Krasheninnikov, I. A., and Kamenski, P. (2018) Biological and evolutionary significance of terminal extensions of mitochondrial translation initiation factor, Int. J. Mol. Sci., 19, 3861, https://doi.org/10.3390/ijms19123861.
  12. Costanzo, M. C., and Fox, T. D. (1988) Specific translational activation by nuclear gene products occurs in the 5' untranslated leader of a yeast mitochondrial mRNA, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85, 2677-2681, https://doi.org/10.1073/pnas.85.8.2677.
  13. Lasserre, J. P., Dautant, A., Aiyar, R. S., Kucharczyk, R., Glatigny, A., Tribouillard-Tanvier, D., Rytka, J., Blondel, M., Skoczen, N., Reynier, P., Pitayu, L., Rotig, A., Delahodde, A., Steinmetz, L. M., Dujardin, G., Procaccio, V., and di Rago, J. P. (2015) Yeast as a system for modeling mitochondrial disease mechanisms and discovering therapies, Dis. Models Mech., 8, 509-526, https://doi.org/10.1242/dmm.020438.
  14. Dirick, L., Bendris, W., Loubiere, V., Gostan, T., Gueydon, E., and Schwob, E. (2014) Metabolic and environmental conditions determine nuclear genomic instability in budding yeast lacking mitochondrial DNA, G3 (Bethesda), 4, 411-423, https://doi.org/10.1534/g3.113.010108.
  15. Garcia, E. J., Jonge, J. J., Liao, P., Stivison, E., Sing, C. N., Higuchi-Sanabria, R., Boldogh, I. R., and Pon, L. A. (2019) Reciprocal interactions between mtDNA and lifespan control in budding yeast, Mol. Biol. Cell, 30, 2943-2952, https://doi.org/10.1091/mbc.E18-06-0356.
  16. Sherman, F. (2002) Getting started with yeast, Methods Enzymol., 350, 3-41, https://doi.org/10.1016/s0076-6879(02)50954-x.
  17. Knop, M., Siegers, K., Pereira, G., Zachariae, W., Winsor, B., Nasmyth, K., and Schiebel, E. (1999) Epitope tagging of yeast genes using a PCR-based strategy: more tags and improved practical routines, Yeast, 15, 963-972, https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0061(199907)15:10B<963::AID-YEA399>3.0.CO;2-W.
  18. Hentges, P., Van Driessche, B., Tafforeau, L., Vandenhaute, J., and Carr, A. M. (2005) Three novel antibiotic marker cassettes for gene disruption and marker switching in Schizosaccharomyces pombe, Yeast, 22, 1013-1019, https://doi.org/10.1002/yea.1291.
  19. Gietz, R. D., and Schiestl, R. H. (2007) High-efficiency yeast transformation using the LiAc/SS carrier DNA/PEG method, Nat. Protoc., 2, 31-34, https://doi.org/10.1038/nprot.2007.13.
  20. Glick, B. S., and Pon, L. A. (1995) Isolation of highly purified mitochondria from Saccharomyces cerevisiae, Methods Enzymol., 260, 213-223, https://doi.org/10.1016/0076-6879(95)60139-2.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рисунок П1
Скачать (552KB)
Метаданные
3. Таблица П1. Штаммы S. cerevisiae
Скачать (645KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».