Сборка комплекса незрелой 30S субъединицы рибосомы и фактора созревания Era GTPазы Staphylococcus aureus in vitro для структурных исследований

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

GTPаза Era золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus) является одним из факторов созревания рибосомы. Era участвует в поздних этапах сборки малой (30S) субъединицы рибосомы и регулирует образование целой 70S рибосомы. Исследование структуры комплекса Era и 30S субъединицы S. aureus поможет в понимании процессов созревания рибосомы и механизмов регуляции синтеза белка у этого патогенного микроорганизма. В данной работе представлены протоколы получения GTPазы Era и незрелых 30S субъединиц рибосом из S. aureus, протокол сборки их комплекса для дальнейших структурных исследований методом криоэлектронной микроскопии, а также проведен предварительный сбор данных с обработкой микрографий.

Об авторах

Э. А. Клочкова

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: konstantin.usachev@kpfu.ru
Казань, 420008 Россия

А. Д. Биктимиров

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Казань, 420008 Россия

А. Г. Бикмуллин

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Казань, 420008 Россия

Н. С. Гараева

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Казань, 420008 Россия

М. М. Юсупов

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”; Institute of Genetics, Molecular and Cellular Biology, CNRS UMR7104, INSERM U964, Universit’e de Strasbourg

Москва, 123182 Россия; Illkirch, F‑67400 France

К. С. Усачев

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Казань, 420008 Россия

Список литературы

  1. Rodríguez-Baño J., García L., Ramírez E., Lupión C., Muniain M.A., Velasco C., Gálvez J., del Toro M.D., Millán A.B., López-Cerero L., Pascual A. (2010) Long-term control of endemic hospital-wide methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA): the impact of targeted active surveillance for MRSA in patients and healthcare workers. Infect. Control Hosp. Epidemiol. 31(8), 786–795.
  2. Shurland S.M., Stine O.C., Venezia R.A., Johnson J.K., Zhan M., Furuno J.P., Miller R.R., Pelser C., Roghmann M.C. (2010) Prolonged colonization with the methicillin-resistant Staphylococcus aureus strain USA300 among residents of extended care facilities. Infect. Control Hosp. Epidemiol. 31(8), 838–841.
  3. Усачев К.С., Юсупов М.М., Валидов Ш.З. (2020) Гибернация — стадия функционирования рибосом. Биохимия. 85(11), 1690–1700.
  4. Shajani Z., Sykes M.T., Williamson J.R. (2011) Assembly of bacterial ribosomes. Annu. Rev. Biochem. 80, 501–526.
  5. Bennison D.J., Irving S.E., Corrigan R.M. (2019) The impact of the stringent response on TRAFAC GTPases and prokaryotic ribosome assembly. Cells. 8(11), 1313.
  6. Karbstein K. (2007) Role of GTPases in ribosome assembly. Biopolymers. 87(1), 1–11.
  7. Britton R.A. (2009) Role of GTPases in bacterial ribosome assembly. Annu. Rev. Microbiol. 63, 155–176.
  8. Gruffaz C., Smirnov A. (2023) GTPase Era at the heart of ribosome assembly. Front. Mol. Biosci. 10, 1263433.
  9. Tu C., Zhou X., Tropea J.E., Austin B.P., Waugh D.S., Court D.L., Ji X. (2009) Structure of ERA in complex with the 3’ end of 16S rRNA: implications for ribosome biogenesis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 106(35), 14843–14848.
  10. Sharma M.R., Barat C., Wilson D.N., Booth T.M., Kawazoe M., Hori-Takemoto C., Shirouzu M., Yokoyama S., Fucini P., Agrawal R.K. (2005) Interaction of Era with the 30S ribosomal subunit implications for 30S subunit assembly. Mol. Cell. 18(3), 319–329.
  11. Klochkova E., Biktimirov A., Islamov D., Belousov A., Validov S., Yusupov M., Usachev K. (2020) Crystal structure of the GDP-bound GTPase Era from Staphylococcus aureus. Biochem. Biophys. Res. Commun. 735, 150852.
  12. Van Drie J.H., Tong L. (2020) Cryo-EM as a powerful tool for drug discovery. Bioorg. Med. Chem. Lett. 30(22), 127524.
  13. Stark H., Chari A. (2016) Sample preparation of biological macromolecular assemblies for the determination of high-resolution structures by cryo-electron microscopy. Microscopy (Oxf). 65(1), 23–34.
  14. Khusainov I., Vicens Q., Ayupov R., Usachev K., Myasnikov A., Simonetti A., Validov S., Kieffer B., Yusupova G., Yusupov M., Hashem Y. (2017) Structures and dynamics of hibernating ribosomes from Staphylococcus aureus mediated by intermolecular interactions of HPF. EMBO J. 36(14), 2073–2087.
  15. Bikmullin A.G., Fatkhullin B., Stetsenko A., Gabdulkhakov A., Garaeva N., Nurullina L., Klochkova E., Golubev A., Khusainov I., Trachtmann N., Blokhin D., Guskov A., Validov S., Usachev K., Yusupov M. (2023) Yet another similarity between mitochondrial and bacterial ribosomal small subunit biogenesis obtained by structural characterization of RbfA from S. aureus. Int. J. Mol. Sci. 24(3), 2118.
  16. Maksimova E., Kravchenko O., Korepanov A., Stolboushkina E. (2022) Protein assistants of small ribosomal subunit biogenesis in bacteria. Microorganisms. 10(4), 747.
  17. Gilbert R.J., Fucini P., Connell S., Fuller S.D., Nierhaus K.H., Robinson C.V., Dobson C.M., Stuart D.I. (2004) Three-dimensional structures of translating ribosomes by Cryo-EM. Mol. Cell. 14(1), 57–66.
  18. Gibson D.G., Young L., Chuang R.Y., Venter J.C., Hutchison C.A. 3rd, Smith H.O. (2009) Enzymatic assembly of DNA molecules up to several hundred kilobases. Nat. Methods. 6(5), 343–345.
  19. Клочкова Э.А., Исламов Д.Р., Биктимиров А.Д., Рогачев А.В., Валидов Ш.З., Бикмуллин А.Г., Симакин А.В., Петерс Г.С., Юсупов М.М., Усачев К.С. (2023) Выделение, очистка и кристаллизация ГТФазы Era из золотистого стафилококка. Кристаллография. 68, № 2, 276–280.
  20. Garaeva N., Fatkhullin B., Murzakhanov F., Gafurov M., Golubev A., Bikmullin A., Glazyrin M., Kieffer B., Jenner L., Klochkov V., Aganov A., Rogachev A., Ivankov O., Validov S., Yusupov M., Usachev K. (2024) Structural aspects of RimP binding on small ribosomal subunit from Staphylococcus aureus. Structure. 32(1), 74–82.
  21. Bauer M.C., Xue W.F., Linse S. (2009) Protein GB1 folding and assembly from structural elements. Int. J. Mol. Sci. 10(4), 1552–1566.
  22. Schaefer L., Uicker W.C., Wicker-Planquart C., Foucher A.E., Jault J.M., Britton R.A. (2006) Multiple GTPases participate in the assembly of the large ribosomal subunit in Bacillus subtilis. J. Bacteriol. 188(23), 8252–8258.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025