подсекция «цикл наук о живом

Ломоносов-2008 «Химия» Цикл наук о живом
Роль N-концевого домена родопсинкиназы в механизме ее функционирования
Григорьев Илья Игоревич, Ковалева Надежда Анатольевна,
Комолов Константин Евгеньевич, Чурюмова Валерия Александровна,
Тихомирова Наталья Константиновна, Сенин Иван Иванович
Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова,
Химический факультет, Москва, Россия
E-mail: grigoriev.ii@gmail.com
Родопсинкиназа (RK) – это один из ключевых ферментов, участвующих в процессе
передачи светового сигнала в фоторецепторных клетках (палочках) позвоночных
животных. Под действием RK осуществляется множественное фосфорилирование
фотовозбужденного рецептора родопсина, приводящее к десенситизации последнего.
RK является представителем семейства протеинкиназ рецепторов, сопряженных с Gбелками.
Фермент представляет собой одну полипептидную цепь, состоящую из 558
аминокислотных остатков, C-конец которой модифицирован фарнезильной группой. Как
и у других представителей семейства, на основании первичной структуры и гомологии в
молекуле RK выделяют три функциональных домена: центральный киназный домен и
регуляторные N- и C-концевые домены.
В настоящее время установлена функциональная роль RK, однако нет четкого
представления о том, каким образом осуществляется регуляция каталитической
активности фермента. Известно, что в фоторецепторных клетках присутствует Са 2+ -
связывающий белок рековерин, который ингибирует RK. Кроме того, известно, что
фосфорилирование RK протеинкиназой А или аутофосфорилирование по Ser 21
вызывают снижение ферментативной активности. Тем не менее, регуляторная роль N- и
C-концевых доменов RK остается неясной.
Для изучения роли регуляторных доменов RK в механизме ее функционирования
были получены рекомбинантые фрагменты, соответствующие N-, C-концевым и
киназному доменам RK. Показано, что за взаимодействие с рековерином отвечает
только N-концевой домен, при этом киназный и C-концевой домены участия во
взаимодействии с рековерином не принимают. При этом продемонстрировано, что в
составе N-концевого домена только первые 25 аминокислотных остатков ответственны
за Са 2+ -зависимое связывание рековерина. Также установлено, что N-концевой домен
способен взаимодействовать с фотоактивированным родопсином. Для детализации
участка связывания родопсина был сконструирован ряд делеционных мутантов Nконцевого
домена RK и исследована их способность взаимодействовать с родопсином. В
частности, был получен фрагмент N-концевого домена, соответствующий первым 25
аминокислотным остаткам, который отвечает за Ca 2+ -зависимое связывание с
рековерином. Обнаружено, что данный фрагмент также обладает способностью
взаимодействовать с родопсином, что может иметь важное значение в регуляции
активности RK рековерином. При этом удаление участка N-концевого домена RK с 1 по
25 аминокислотные остатки не приводит к утрате способности взаимодействовать с
родопсином, что позволяет предположить существование тройного комплекса –
родопсин-родопсинкиназа-рековерин.
Для изучения влияния фосфорилирования по серину в 21 положении были
получены мутанты N-концевого домена RK с заменой Ser 21 на Ala и Asp. Нами было
изучено влияние данной мутации на способность N-концевого домена RK Ca 2+ -
зависимым образом взаимодействовать с рековерином, а также ее влияние на
взаимодействие N-концевого домена с фотоактивированным родопсином.
268