Drosophila - Severo Ochoa - Universidad Autónoma de Madrid

Jefes de Línea /
Group Leaders:
Juan Pedro García Ballesta
Miguel Remacha Moreno
Estructura y función del ribosoma
Ribosome structure and function
E10
Publicaciones
Personal Científico /
Scientific Staff:
Antonio Jiménez Díaz
Cruz Santos Tejedor
Francisco Martínez Azorín
Becarios Predoctorales /
Predoctoral Fellows:
Alberto García Marcos
Verónica Briceño Domínguez
Jesús Revuelta Cervantes
María Rodríguez Mateos
Rosario Francisco Velilla
David Cárdenas Sanjur
Estudiantes /
Undergraduated Students:
Belén Rebollo
Vanesa Arribas
Patricia Cerón
Científicos Visitantes /
Visiting Scientists:
E. Gratton
(LFD, Universidad de Illinois,
Urbana, USA.)
S. Kouyanou
(Departamento de Biología,
Universidad de Atenas, Grecia.)
Sobona Sharma
(Tata Institut, Bombay, India.)
Wanxiang Xu
(Fudan University,
Shanghai, R.P. China.)
Ming F. Tam
(Institute of Molecular Biology,
Academia Sinica, Taiwan.)
J. Woolford
(Department of Biological
Sciences, Carnegie Mellon
University, Pittsburg, USA.)
Nilgun Tumer
(Biotechnology Center, Rutgers
University, New Jersey, USA.)
Asistencia Técnica /
Tecnical Assistance:
Mari Carmen Fernández Moyano
Regulación de la expresión génica Regulation of gene expression
Resumen de investigación
El ribosoma como regulador de la traducción en eucariontes:
Papel del tallo ribosómico.
En eucariontes, el ribosoma no es solamente el elemento
activo central del mecanismo de traducción sino que tiene
funciones reguladoras de la síntesis proteica. Nuestros
resultados previos han indicado que el tallo ribosómico,
esencial para la actividad de los factores solubles, también
puede controlar la traducción de determinados mRNAs. A
pesar de su importancia este dominio ribosómico es poco
conocido a nivel molecular y por ello intentamos aclarar
aspectos estructurales y funcionales que permitan
comprender especialmente su papel regulador, usando
como modelo S. cerevisiae y cultivos celulares humanos.
Estructura: Se están estudiando las interacciones
extraordinariamente dinámicas entre las cinco proteínas,
P0, P1α, P1β, P2α y P2β, que forman el tallo de la levadura,
y con la proteína L12, asociada a la base del mismo.
Mediante “crosslinking”, cromatografía de afinidad con
proteínas etiquetadas, la técnica del doble híbrido, y la
expresión de proteínas manipuladas genéticamente, se
están caracterizando los sitios de interacción en las
diferentes proteínas y se está analizando su asociación con
otros componentes de la maquinaria de traducción.
Funcion: Se están identificando mRNAs cuya traducción
está afectadas por modificaciones en el tallo ribosómico,
para investigar sobre ellos el mecanismo de regulación a
nivel molecular. En S. cerevisiae usamos mutantes con los
genes del tallo ribosómico eliminados, y en cultivos
celulares humanos se inhibe la expresión de los mismos
genes usando iRNAs.
Ensamblaje: El ensamblaje del tallo tiene un papel
importante en su función reguladora. La proteína P0 se une
a las partículas preribosómicas en el nucleolo en un proceso
de alguna forma controlado por la proteína Mrt4. Las
proteínas P1 y P2 se asocian reversiblemente al ribosoma en
el citoplasma. Se están identificando los factores implicados
en este proceso caracterizando partículas pre-ribosómicas
aisladas mediante la técnica del TAP.
Antibióticos: Se está investigando la interacción del
tallo ribosómico con antibióticos que lo inhiben
(sordarinas, thiostrepton).
Research summary
The ribosome as translation regulator in eukaryotes: Role of
the ribosomal stalk.
In eukaryotes, the ribosome is the central active component
of the translation mechanism and also an important
regulatory element of the protein biosynthesis. Our previous
results have shown that the ribosomal stalk, which is
essential for soluble factors activity, can also control the
translation of some mRNAs. In spite of its functional
relevance this ribosomal domain is poorly understood at the
molecular level. We are trying to clarify functional and
structural aspects that can help to understand the ribosomal
stalk regulatory role using as a model S. cerevisiae and
human cell cultures.
Structure: We are studying the extraordinarily dynamic
interactions existing among the five proteins, P0, P1α, P1β,
P2α y P2β, that form the yeast stalk and with protein L12,
which is associated to the stalk base. Using cross-linking,
affinity chromatography, the two-hybrid system and
genetically manipulated proteins, the interaction sites in the
different stalk proteins are being characterized. Similarly, the
association of these proteins with other translation
machinery components is being analyzed.
Function: We are trying to identify mRNAs whose translation
is affected by changes in the ribosomal stalk in order to
investigate in detail the regulatory mechanism at the
molecular level. In S. cerevisiae we are using stalk gene
deletion mutants while in human cell culture the expression
of the corresponding genes is suppressed by iRNA.
Assembly: The assembly process has an important role in
the ribosomal stalk regulatory function. Protein P0
associates to the pre-ribosomal particles in the nucleolus in
a process somehow controlled by the assembly protein
Mrt4. In contrast, proteins P1 and P2 reversibly bind to the
ribosome in the cytoplasm. We are trying to identify what
factors are involved in this process characterizing preribosomal
particles purified by TAP.
Antibiotics: The mode of action of ribosomal stalk inhibitors
(sordarins, thiostrepton) is also being studied.
Publications
Perez-Fernandez, J., Remacha, M. and Ballesta, J.P.G. (2005). The
acidic protein binding site is partially hidden in the free S. cerevisiae
ribosomal stalk protein P0. Biochemistry. 44, 5532-5540.
Aruna, K., Chakraborti, T., Rao, P., Santos, C., Ballesta, J.P.G. and
Sharma, S. (2005). Functional complementation of yeast ribosomal P0
protein with Plasmodium falciparum P0. Gene. 357, 9-17
Santos, C. and Ballesta, J.P.G. (2005). Characterization of the 26S
rRNA binding domain in Saccharomyces cerevisiae ribosomal stalk
phosphoprotein P0. Mol Microbiol. 58, 217-226.
De la Cruz, J., Sanz-Martínez, E. and Remacha, M. (2005).
The essential WD-repeat protein Rsa4p is required for rRNA
processing and intra-nuclear transport of 60S ribosomal subunits.
Nucleic Acids Res. 33, 5728-5739.
Qiu, D-Y., Parada, P., García Marcos, A., Cárdenas, D., Remacha, M.
and Ballesta, J.P.G. (2006). Different roles of P1 and P2 S. cerevisiae
ribosomal stalk proteins revealed by cross-linking.
Mol. Microbiol. 62, 1191.
Tesis doctorales
Doctoral Theses
Alberto García Marcos. (2005). Estudios in vitro e in vivo del tallo
ribosómico de S. cerevisiae mediante técnicas biofísicas y bioquímicas.
Universidad Autónoma de Madrid. Sobresaliente cum laude.
Figura 1. Complejo de la proteína del tallo ribosómico L11 de E. coli (verde), el rRNA del sitio asociado a la GTPasa (GAR) en el 26srRNA de S. cerevisiae (amarillo)
y el antibiótico thiostrepton (blanco). Se marcan los residuos de Prolina (rojo) del dominio carboxilo terminal (CTD) de L11 y los nucleótidos A1095 (azul claro) y G1067
(magenta) directamente relacionados con la unión del antibiótico. También se marcan los aminoácidos Gly-130 y Thr-131 (azul oscuro) y los nucleótidos U-1060 y A1088
(naranja) que juegan un papel clave en la asociación de la proteína con el rRNA. Los aminoácidos y nucleótidos están numerados de acuerdo con las secuencias de
E.coli. La estructura se ha modelado en colaboración con la Unidad de Bioinformática del CBMSO usando modelos cristalinos bacterianos disponibles.
CBM 2005/2006
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Figure 1.Complex of E.coli stalk ribosomal protein L11 (green), the S. cerevisiae GTPase associated region (GAR) of the 26srRNA (yellow) and thiostrepton (white).
The L11 CTD Pro residues (red) and nucleotides A1095 (cyan) and G1067 (magenta) directly involved in the antibiotic binding are marked. Similarly marked are residues
Gly-130 and Thr-131 (blue) and the nucleotide pair U1060-A1088 (orange), which are highly important for the association of L11 with the GAR region.
The E.coli amino acids and nucleotide numbering is used. The structure has been modelled in collaboration with the CBMSO Bioinformatics Service.
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