CC BY
19
1. Л1СОВЕ ТА САДОВО-ПАРКОВЕ ГОСПОДАРСТВО
УДК 581 *162.6 Проф. Р. Т. Гут, д-р бюл. наук - НЛТУ Украти, м. Львiв
ЗНАЧЕНИЯ ДОМЕН1В Б1ЛОК-Б1ЛКОВИХ ВЗАСМОД1Й
У СИГНАЛЮВАНН1
Дослщження сигнальних MexaHi3MiB у рослин виявили, що незважаючи на те, що органiзацiя сигнальних шляхiв у кштинах рослин та iнших еукарют подiбна, ic-нують також ютотш вiдмiнноcтi, якi виявляються також у поширеност у протеомах рослин окремих родин домешв та вiдмiнних функщях бiлкiв, якi цi домени мютять.
Ключов1 слова: клiтина, сигналювання, домени, бшки,
Вступ. Переважна бшьшють бшюв, залучених до процеЫв переказу сигнашв всередиш кштин еукарютичних оргашзм1в, утворена доменами -еволюцшно консервативними дшянками амшокислотних послщовностей, що характеризуються добре визначеною структурою та наявшстю власно! фун-кци, яку збершають навггь у вщдшеному сташ. Концепщя доменно! оргашза-ци бшюв утворюе основу для дослщжень сигнальних процеЫв протягом ос-таншх 15 роюв. Вщкриття таких родин домешв, як SH2, SH3, PDZ, PH, C1 та C2, кожний з яких трапляеться у сотнях сигнальних бшюв, та дослщження !х властивостей, дало змогу значно розширити розумшня оргашзаци процеЫв сигналювання в еукарютичних оргашзм1в [10]. Якщо функщя, яку виконуе певний домен у одному бшка, зрозумша, це зазвичай дае змогу судити про функци шших бшюв, що мютять таю ж домени. Тому шформащя стосовно доменно! орагшзаци бшка е важливою, i дае найбшьш корисну шформащю про функщю бшка на основ! його амшокислотно! послщовносп.
Секвенування геному Arabidopsis дозволило прискорити дослщження багатьох важливих мехашзм1в переказу сигнал1в у кштинах рослин, проте призвело до появи ще бшьшо! юлькост питань. Вщомо, що бшьше половини бшюв рослин (як i загалом уЫх шших еукарют) мютить щонайменше один домен [17]. Перш1 кристалограф1чш дослщження призвели до виявлення перших юназних домешв, а також шших катал1тичних домешв 1з ферментатив-ною актившстю. Некатал1тичш домени було виявлено лише згодом. Залежно вщ типу лшанду, щ домени можливо подшити на т1, що зв'язують лшщи, т1, що взаемоддать з нукле!новими кислотами, а також ri, яю здатш взаемод1яти з дшянками пептидно! послщовносп в шших бшках - домени бшок-бшкових взаемодш [26].
Два найдослщжешш1 на сьогодш домени бшок-бшкових взаемодш, SH2 (Src-гомолопчний домен типу 2) та SH3 (Src-гомологiчний домен типу 3), було виявлено ще у 80-х роках минулого столггтя у вщомому онкобшку -тирозиновш юназ1 Src [25]. Представники кожно! з цих родин домешв специ-ф1чно взаемоддать з короткими консервативними дшянками пептидно! посль довносл у бшках (центрами зв'язування). Так, SH2 домен вшзнае послщов-ност1, що мютять фосфорильований залишок тирозину, оточений юлькома ш-
шими амшокислотними залишками. Ця взаемодíя важлива для залучення SH2-вмiсних сигнальних ефекторiв до активованих тирозинових кшаз, що mí-стять такi центри зв'язування. Натомють SH3 домени взаемоддать з короткими пролш-багатими пептидами, що мютять РххР послiдовнiсть. SH3 домени присутш у великiй кiлькостi адаптерних та скаффолд бшюв, якi також беруть участь у тирозинкшазному сигналюваннi, а також у багатьох шших процесах, зокрема таких, як транспорт везикул, перебудови цитоскелету та ш. [17].
8Из-домени утвореш послiдовностями, що мюять близько 60 амшо-кислотних залишюв. Структура цих доменiв е зшнутою поверхнею з п'яти ан-типаралельних в-складчастих тяжiв, що утворюють два розташоваш пiд прямим кутом один вщносно iншого в-складчаст шари [4]. Два першi та два дру-ri в-складчаст тяжi сполученi варiабельними петлями. Перша з них, RT-пет-ля, виявляе вщмшний склад у рiзних SH3 доменах та мютить кiлька кислих амшокислотних залишкiв. Друга, n-Src-петля, мiстить 6 амшокислотних за-лишкiв. Така тримiрна структура SH3 доменiв забезпечуе якнайближче взаем -не розташування консервативних залишюв, яю утворюють на поверхнi бшка збагачену ароматичними амiнокислотами поверхню для зв'язування лiгандiв.
Центри зв'язування SH3 домешв. З'ясування структури лiгандiв SH3 до-менiв привернуло до себе увагу та зусилля багатьох дослщниюв. Дослщження селективного зв'язування пептидiв in vitro засвщчили, що переважна бшь-шiсть SH3 доменiв для зв'язування вимагае наявност консервативно! посль довност PxxP, у якiй залишки пролшу (P) оточують два будь-якi амшокис-лотнi залишки (x) [4]. Проте варто зауважити, що специфiчнiсть взаемоди кожного окремого SH3 домену визначаеться послiдовнiстю, яка ^ím PxxP, охо-плюе ще юлька прилеглих амшокислотних залишюв, один з яких мае основш властивост - залишок лíзину (K) або арптну (R). Так, шд час перших досль джень було виявлено два основних класи таких SH3-взаемодíючих дшянок, а саме: K/RxxPxxP та xPxxPxK/R [22]. Обидва класи лíгандíв вшзнаються тою самою поверхнею, осюльки, як з'ясувалося шзшше, зв'язування пептидíв мо-же вщбуватися у двох протилежних (N-юнцевш та С-юнцевш) орíентащях.
Варто зазначити, що опосередковаш SH3 доменами взаемоди е порíвняно слабкими, з характерними значеннями констант дисощаци (Kd) вщ юлькох оди-ниць до юлькох десятюв мкМ [22]. Така невисока афштсть SH3 домешв забезпечуе зворотшсть та гнучюсть опосередкованих ними взаемодш. Специфíчнíсть окремих SH3 домешв е важливим питанням, осюльки встановлення правил виз-начення специфíчностí дасть змогу передбачати лшанди для певних бшюв, i мо-жливо, створювати шляхи пригшчення специфíчних взаемодш in vivo [22].
Сучасш дослщження показують, що в окремих випадках SH3 домени здатш взаемодíяти з лшандами, дшянка зв'язування яких не мютить класично! PxxP послщовность Так, наприклад, було показано, що SH3 домен бшка Eps8 вшзнае PxxDY послщовшсть, яка в четвертому та п'ятому положеннях мютить залишки аспартату (D) та тирозину (Y) [23]. Ще щкашшим е приклад адаптерного бшка íмунних клггин FYB/SLAP, другий SH3 домен якого вшз-нае RKxxYxxY, що мютить два залишки тирозину. Хоча щ нетиповí лшанди здатш взаемодíяти з лшанд-зв'язуючими кишенями вщповщних SH3 домешв, дос не з'ясовано, чи при цьому вони набувають PPII-подíбноl конформаци.
Доречно зауважити, що хоча бшьшгсть лiгандiв SH3 доменiв мiстять класичну PxxP послгдовшсть, самг SH3 е еволюцiйно давнгми доменами, i ic-нують протягом часу достатнього, щоб розвинути структурне та функцг-ональне рiзномaнiття [3]. Тому спектр лiгaндiв цих домешв може виявитися гстотно ширшим за передбачуваний рангше.
8Из-домени у бшках рослин. Вiдрaзу ж пicля вгдкриття SH3 доменiв, опоcередковaнi ними бiлок-бiлковi взaемодiï стали популярним предметом дослгджень. Було виявлено, що SH3-вмicнi бглки вiдiгрaють важливу роль у рiзномaнiтних процесах, якi вiдбувaютьcя у клгтинах ccaвцiв i дрiжджiв. На-томгсть, значення SH3-вмicних бiлкiв у функщонуванш рослинних клiтин протягом тривалого часу залишалося поза увагою доcлiдникiв. Фактично, першу i дотепер едину родину з трьох SH3-вмicних бшюв було клоновано лише юлька рокгв тому [18]. Проте секвенованг геноми рослин Arabidopsis thaliana та рiзних видiв Oryza, за результатами пошуку рiзних iнcтрументiв, мicтять вiдповiдно близько 12 та 4 послгдовностей, що кодують SH3-домени та знач-ну кшьюсть поcлiдовноcтей, кодуючих пролiн-бaгaтi дглянки, здaтнi з цими доменами взaемодiяти. Така кiлькicть передбачених у Arabidopsis thaliana SH3-кодуючих поcлiдовноcтей вдвiчi менша нiж у геномi дрiжджiв та вшестеро менша, нiж у геномi людини, для яких передбачена кшьюсть таких послг-довностей становить 25 та 65 вгдповгдно, i хоча вказуе на менше значення SH3 доменiв у функцiонувaннi рослинних клгтин, проте достатня для здгйс-нення великоï кiлькоcтi бiлок-бiлкових взаемодш та регуляци знaчноï кгль-костг процеciв, що залишаються переважно недослгдженими.
AtSH3Ps та регулящя процетв ендоцитозу. У клгтинах тварин утво-рення та транспорт клатрингзованих везикул шд час ендоцитозу регулюеться за допомогою збирання надмолекулярних комплекciв, до складу яких входять рiзномaнiтнi aдaптернi та скаффолд бшки, а також бшки з ферментативною активнгстю. Хоча встановлено, що клатрин-опосередкований ендоцитоз вгд-буваеться також i в клггинах рослин, регулящя цього процесу в рослин зали-шаеться недослгдженою. У тварин значна кшьюсть бшок-бшкових взаемодш, залучених у регуляци роботи клгтинних ендоцитних машин, вгдбуваеться за участю SH3 доменiв.
Нещодавно з Arabidopsis було клоновано нову родину SH3-вмicних бг-лкгв (AtSH3Ps) [18], як у свош структург мгстять SH3 та coiled-coil домени, поеднання яких зазвичай трапляеться у бглках, залучених у процесах утво-рення, транспорту та роздягання клатрингзованих везикул. Незважаючи на те, що клонованг бглки цiеï групи мають ргзний розмгр та гстотно вгдргзняються за амгнокислотною послгдовнгстю (вгд 42 до 52 % гомологи), всг вони мгстять N-юнцевий coiled-coil домен та С-кгнцевий SH3 домен, сполученг варгабель-ною дглянкою рiзноï довжини. Виявлено, що експресгя бшюв AtSH3Ps вияв-ляе специфгчний характер. Так, для першого представника родини, AtSH3P1, високий ргвень експреси спостерггаеться у квгтках, а для AtSH3P2 - у проростках. Натомгсть, AtSH3P3 виявлений у всгх тканинах дорослих рослин, проте вгдсутнгй у проростках [18].
Шляхом гмуноцитохгмгчних дослгджень вегетативних клгтин та пил-кових зерен Arabidopsis thaliana було показано, що AtSH3P1 локалгзуеться
переважно на поверхш клатришзованих везикул плазматично! мембрани та транс-сторони апарату Гольдж1, а також на поверхш частково клатришзова-ного ендоплазматичного ретикулуму та неклатришзованих везикул.
Незважаючи на те, що в структур1 AtSH3Ps не виявлено дшянок зв'я-зування лшщв або актину, гомолопчних до тваринних, експерименти пока-зують, що AtSH3P1 безпосередньо взаемод1е з актиновими фшаментами, а також з деякими лшщами, зокрема з фосфатидшнозитол-4-фосфатом, фосфа-тидилшозитол-4,5-бюфосфатом та фосфатидовою кислотою. Така афшшсть AtSH3P1 до окремих лшщв можливо мае функцюнальне значення. Вщомо, що фосфатидова кислота е лшщом кошчно! форми i тому спричинюе нега-тивне вигинання мембрани, яке вщбуваеться у клатришзованих ямках шд час ендоцитозу. Фосфошозитиди, натомють, необхщт для шдтримання стабшь-ност комплекЫв бшюв оболонки везикул, а також можуть вщшравати роль вторинних посередниюв у сигналюванш шд час транспорту везикули. Так, наприклад, р1вень фосфо1нозитид1в можливо впливае на взаемодш AtSH3P1 з актином, як це показано для юлькох бшюв цитоскелету тваринних кштин, i так регулюе транспорт везикул уздовж цитоскелету.
Шд час пошуку бшюв, здатних взаемодiяти з SH3 доменом AtSH3P1, за допомогою методу подвшного пбриду було отримано п'ять вщмшних клошв кДНК, як кодували бшки з щонайменше однiею пролш-багатою дшянкою з PxxP послщовшстю. Один з цих клошв кодував бшок подабний до аукcилiну -бшка, що разом з бшком теплового шоку Hsc70 здiйcнюе роздягання клатриш-зованих ендоцитних везикул у кштинах тварин та др!ждж!в. Взаемодiя ауксиль ну з Hsc70 призводить до полiмеризацi! останнього та зв'язування з клатрином [18]. 1нший клонований бшок мютить у сво!й послщовносп три пролш-багат д!лянки, друга з яких опосередковуе взаемодiю з AtSH3P1, та С-юнцевий DnaJ домен з HPD дшянкою, необхiдною для стимуляци Hsc70. Показано, що цей подабний до ауксил^ бшок стимулюе опосередковане тваринним Hsc70 ви-вiльнення клатрину з м^осомальних мембран рослин in vitro. Натомють при-сутшсть AtSH3P1 призводить до часткового шпбування цього процесу.
ADL6 - можлива мшень SH3-eMicnux бттв Arabidopsis. Динамш та ди-намiн-подiбнi бшки утворюють родину схожих за структурою високомолеку-лярних GTP-зв'язуючих бшюв. ус! представники цiе! родини мютять консер-вативний N-кiнцевий GFP-зв'язуючий домен з GTP-азною активнicтю та С-юнцевий ефекторний домен GTPази (GED). Головний бшок цiе! родини, динамш I, який експресуеться у кштинах тварин, кр!м вже зазначених модул!в, мютить також плекcтрин-гомологiчний PH домен та С-юнцеву SH3-зв,язуючу пролш-багату дшянку. Показано, що динамш I бере участь в утворенш везикул шд час клатрин-опосередкованого ендоцитозу, а також iнтерналiзацi! кавеол. У кштинах др!ждж1в гомолопчний до динамшу бшок, Vps1 p, бере участь у ва-куолярному транcпортi бшюв. Встановлено, що динамш ол^омеризуетсья з утворенням мультимерних юлець навколо шийки клатришзованих везикул, що формуються, i забезпечуе !х вiддiлення вщ плазматично! мембрани.
У рослин дотепер виявлено юлька дишмш-под!6них бшюв, одним з яких е дишмш-под!6ний бшок Arabidopsis thaliana ADL6 [11]. ADL6 мютить
N-юнцевий GTP-зв'язуючий домен, розташований у центрг плекстрин-гомо-логгчний домен та C-юнцеву S^-зв'язуючу пролгн-багату дглянку, що вказуе на його ближчу споргдненгсть з динамгном I, поргвняно з гншими бглками ро-дини. Шляхом гмунофлуоресцентного аналгзу, а також гз використанням GFP-злито!' форми бшка показано, що ADL6 локалгзуетсья в апаратг Гольджг Подгбний характер локалГзаци виявляе тваринний динамгн II, який локалг-зуеться на транс-сторонг апарату Гольджг i вгдгграе важливу роль у транспор-тг з не1' [8]. Бгльше того, спостережено, що як i динамгн I, ADL6 може гснувати у двох ргзних формах - мономернгй цитоплазматичнгй та мультимернгй мем-бранозв'язангй [11]. Проте зауважимо, що на вгдмгну вгд ADL6, динамгн I ло-калгзуеться на плазматичнгй мембранг.
Отже, для динамгну I мутацгйного пгдходу показано, що ADL6 необ-хгдний для правильного вакуолярного транспорту бшюв з транс-сторони апарату Гольджг до центрально:' вакуоль Так, у клгтинах, що експресують мутан-тний ADL6 [K51E], ефективнгсть транспорту GFP-злитих форм запасного бг-лка батату спорамгну та ендосомо-зв'язуючого домену EBD до центрaльноï вакуолг знижуеться вдвгчг. Натомгсть, як це було доведено за допомогою GFP^rnôï форми ^-АТРази, мутантний ADL6 [K51E] не впливае на транспорт бшюв до плaзмaтичноï мембрани клгтини.
Завдяки свош доменнгй оргaнiзaцiï, ADL6 поводиться у клгтинг подгб-ним чином до динамгнгв клгтин тварин. Так, за участю влacноï С-кiнцевоï дг-лянки ADL6 взаемодге з адаптерним бглком клатрингзованих везикул у-адапти-ном. Кргм того, встановлено, що GTPaзнa активнгсть ADL6 визначаеться взае-модгями бшка з кислими фосфолгпгдами, а також з SH3-вмicним бглком [16].
Варте уваги те, що з усгх виявлених дотепер динамгн-подгбних бшюв рослин лише ADL6 мае С-юнцеву пролгн-багату послгдовнгсть, подгбну до SH3-зв,язуючоï дглянки динамгну I. Усг гншг динамгн-подгбнг бшки рослин е коротшими, не мгстять пролiн-бaгaтоï дглянки, виявляють гншу клгтинну ло-калгзацгю, i схоже участг у транспорт клатрингзованих везикул не беруть. Так, наприклад 68 кДа динамш-подГбний бшок œï та тютюну фрагмоплас-тин, бере участь в утворенш пластинки тд час клгганного подшу [6]. Показано, що 68 кДа динамш-подГбний бшок Arabidopsis thaliana ADL1 також асо-щюеться з пластинкою шд час подшу i необхщний для правильного ембрь огенезу, розвитку зародка та проростка [13], що проте не узгоджуеться з ви-конаними рашше дослщженнями, зпдно з якими, ADL1 бере участь у бюге-незГ тилакощних мембран (Park et al., 1998).
PX домени. PX домени (домени гомолопчш фагоцитнш оксидазГ) е новим модулем бшкових взаемодш, який мютить консервативну пролш-бага-ту дшянку. PX домени були вперше виявлеш у p47phox та p40phox субодини-цях NADPH-оксидази фагоцитГв (Hiroaki et al., 2001). Шд час пошуку бшюв гомолопчних до С-кiнцевоï дшянки PI 3-юназ класу II, було виявлено 36 бшюв, що мютили щ домени. Згодом з'ясувалося, що PX домени мГстяться у по-над 100 рГзних бшках [1].
Структура PX doMeHie. PX домени представлен дГлянками амшокис-лотноï послщовностГ довжиною близько 150 амшокислотних залишюв, i мають
плоску компактну форму, утворену N-кiнцевим в-складчастим шаром з трьох антипаралельних в-складчастих тяж!в та чотирма a-cпiралями, розташованими у С-юнцевш чаcтинi послщовносп [9]. М1ж другою i третьою а-стралями роз-ташована пролiн-багата дiлянка, що мютить SH3-зв,язуючу послщовнють.
Центри зв'язування PXdoMeHie. Фактично, PX домени е доменами по-двшно! cпецифiчноcтi, осюльки вони мютять одночасно два центри зв'язування - один для лшщв (центр зв'язування фосфошозитид!в), другий для бшюв (центр зв'язування SH3 домешв) [1]. Здатшсть PX домешв до зв'язування фосфошозитид!в зумовлена наявшстю у них двох коротких основних амшо-кислотних послщовностей - RR (Y/F) (основна послщовшсть I) та R (R/K) (основна послщовшсть II), як! взаемодiють !з залишками фосфату в молекулi шозитолу, а також розташованою неподалiк варiабельною петлею. Остання мютить кiлька пдрофобних амiнокиcлотних залишкiв здатних проникати у лшщний бiшар, i так полегшуе орiентування основних поcлiдовноcтей I та II навколо залишюв фосфату залишку шозитолу [28]. Пролiн-багата дiлянка PX домешв мютить PxxP послщовшсть та мае конформащю лiвозакручено! по-лшролшово! cпiралi II типу (PPII), експонована на поверхню PX домену, i тому доступна для взаемодп з SH3 доменами.
Функци PX домешв. PX домени були виявлеш у велиюй юлькост р!з-номаштних бшюв. PX домени присутш у бшках, залучених у функцiонуваннi нейтрофшв (зокрема фоcфолiпазах D1 та D2), рiзноманiтних бiлках, що опо-середковують процеси транспорту везикул (зокрема у п'ятнадцяти нексинах людини SNX1 - SNX15), а також у бшках морфогенезу та сортування вауко-лей у др!ждж!в (Vps5 p, Vps17 p, Vam7 p та Mvp1 p).
PX домени були виявлеш також у фосфолшазах D та D ^2 (PLD та PLD ^2) Arabidopsis thaliana [27]. Хоча функщя PX домешв у PLD рослин залишаеться малодослщженою, вважаеться, що вони можуть забезпечу-вати транcлокацiю цих сигнальних бшюв до кштинно! мембрани та здшсню-вати збирання надмолекулярних бшкових комплекciв, необхiдних для пере-дачi cигналiв. Варто зауважити, що загалом шляхом пошуку в базi даних PFAM, у рослинах можливо виявити 16 бшюв з PX доменами.
SH-опосередкована регулящя PX doMeHie. Багато PX-вмюних бшюв мютять також один або юлька SH3 домешв, здатних брати участь як у внут-ршньомолекулярних, так i в мiжмолекулярних взаемодiях. Так, одночасна присутн!сть PX та SH3 доменiв необхiдна для PX-опосередкованого заякорю-вання та SH3-опоcередкованого збирання комплексу NADPH-оксидази фаго-цш!в [7]. У цьому процеш утворення трифосфо!нозтид!в на мембранi нейтрофшв призводить до PX-опосередкованого залучення p40phox та p47phox субо-диниць комплексу до мембрани. Надалi за участю SH3 доменiв ц! субодинищ можуть взаемодiяти з p67phox субодиницею та цитохромом b558, i так утворю-ють активний комплекс. Щкаво, що SH3 домен p47phox субодинищ може взае-мод!яти також з !! власним SH3-зв'язуючим центром всередиш PX домену. Така внутрiшньомолекулярна взаемодiя призводить до iнактивацi! субодини-щ та запобiгае утворенню активного комплексу [28].
SH2 та PTB домени. У тварин SH2 домени е найпоширешшими 6!лко-вими модулями, що взаемодшть з фосфотирозин-вм!сними бiлками, i так за-
безпечують нисхщну передачу сигналiв, генерованих рецепторними тирози-новими кiназами (RTK) [29]. Шсля вiдкриття SH2 доменiв було виявлено також юлька iнших подiбних бiлкових модулiв, зокрема фосфотирозин-зв'язу-ючi домени PTB [5].
Проте у рослин, де сигналювання за участю рецепторних тирозинових кiназ не виявлене, фосфотирозин-зв,язуючi домени ймовiрно не вщграють значно! ролi. I дiйсно, шляхом пошуку в базi даних PFAM, можливо виявити лише два бшки Arabidopsis, яю мiстять SH2 домени. Натомють, за результатами такого пошуку, PTB домени у рослин взагалi вщсутш. Як з'ясувалося, оби-два SH2-вмiснi бiлки Arabidopsis, AtSHA та AtSHB, е подiбними до STAT бшюв, а саме до STAT1 бшка людини, проте, на вщмшу вщ них, не мютять ДНК-зв'язуючих доменiв [29]. Автори вказують на можливють юнування у рослин опосередкованих RTK сигнальних механiзмiв, подiбних до тих, що трапля-ються у тварин [29], проте це припущення видаеться малоймовiрним, осюльки пошуками у секвенованих геномах рослин дотепер не було виявлено жодно! рецепторно! тирозиново! юнази. Натомють, численнi дослiдження показують, що аналопчш до RTK-опосередкованого сигналювання механiзми переказу сигналiв у рослин забезпечуються рецептор-подiбними кiназами (RLK).
FHA (форкхед-асоцiйованi) домени. ïх було вперше виявлено у факторах транскрипци родини форкхед (FH), проте згодом було встановлено, що щ фосфопетид-зв,язуючi модулi трапляються у найрiзноманiтнiших сигнальних бiлках, зокрема юназах, бiлкових фосфатазах, аденiлатциклазах, протеазах, юнезинах (загалом бiльше нiж 100 бшюв), i поширеш як у прокарютичних так i в еукарютичних групах органiзмiв [20]. Наявнiсть цих домешв у нас-тiльки рiзних бiлках свiдчить про рiзноманiття виконуваних ними функцш.
Структура FHA домешв. Yd FHA домени мiстять гомолопчш посль довностi з 55-75 амшокислотних залишкiв. Кожна з таких послщовностей мь стить три консервативнi блоки iз залишками глiцину, аргiнiну, серину, аспа-рагiну та гiстидину, роздшеш варiабельними дiлянками [7]. Проте самi по со-6ï гомологiчнi дшянки неактивнi, та утворюють функцiональнi FHA домени лише у складi 120-140 амшокислотних послщовностей [20].
Нещодавно було дослщжено просторову структуру юназо-взаемодь ючого FHA (KI FHA) домену бшково! фосфатази KAPP з Arabidopsis. Структура цього домену утворена двома в-складчастими шарами, розташованими паралельно один вщносно одного. Один з них мютить шють антипаралельних в-складчастих тяжiв, iнший утворений п'ятьма змiшаними в-складчастими тяжами. Окремi петлi, що сполучають в-складчастi тяжi, утворюють фосфо-пептид-зв'язуючий центр. Цiкаво, що незважаючи на те, що iншi FHA домени мютять гомологiчнi дiлянки послiдовностi лише у цих петлях, ус вони зберь гають загальний план просторово! органiзацiï [19].
Функци FHA домешв у рослин. Загалом, шляхом пошуку в базi даних PFAM можливо виявити 47 бшюв рослин, яю мютять FHA домени. Присут-шсть у рiзноманiтних бiлках рослин свщчить про важливу роль цих домешв у регуляци сигнальних процесiв, проте специфiчнi мiшенi FHA-вмiсних бшюв у клiтинах рослин залишаються переважно невщомими [12].
Кiназо-асоцiйована протеïнфосфатаза КАРР е одним з FHA-вмiсних бшюв рослин, що привертае до себе найбшьшу увагу дослщниюв. Крiм FHA
домену КАРР мютить також Т-юнцеву послщовшсть заякорювання у мем-браш типу I, а також каташтичний протешфосфатазний домен типу 2С (РР2С). З'ясовано, що ця фосфатаза вщграе роль вaжливоï регуляторноï ланки у сигналюванш, опосередкованому рецептор-подГбними юназами рослин [21]. Дослщження показують, що KAPP здатна взаемодГяти з рГзномаштними RLK рослинами, i так здшснюе ïx дефосфорилювання та призводить до нега-тивноï регуляцiï переказу сигналу. Так, KAPP взаемодГе з рецептор-подГбни-ми юназами HAESA, RLK5, RLK4, TMK1, CLV1, WAK1, FLS2, SERK1, BRI1, а також BAK1 [19]. Вважають, що за допомогою FHA домену КАРР взаемодГе з фосфорильованими залишками серину та треоншу в цитоплазма-тичних доменах RLK, а за участю PP2C домену здшснюе дефосфорилювання шших залишюв фосфосерину та фосфотреоншу, послаблюючи так актившсть рецептор-подiбноï юнази.
На вщмшу вгд KAPP, функцiï шших FHA-вмюних бшюв рослин на сьогодш залишаються приктично недослщженими. Нещодавно було клоновано ще юлька FHA-бшюв рослин, а саме: NtFHA1 тютюну та два гомолопчш бшки - AtFHA1 та AtFHA2 Arabidopsis, яю виконують роль транскрипцшних активаторГв [12]. NtFHA1 - малий 209-амшокислотний бшок, що мютить у свош структурГ FHA домен та кислу дшянку. Було встановлено, що подГбний до NtFHA1 транскрипцшний активатор Fhl1 дрГжджГв бере участь у регуляцiï росту клгган та сплайсингу РНК. Щкаво, що незважаючи на доволГ невисо-кий стушнь гомологiï (Fhl1 е бшком з 936 амшокислотних залишюв, що мГс-тить FHA домен, двГ кислГ дшянки на С та N юнщ, а також ДНК-зв'язуючий домен форкхед), хГмерний Hfl1, що мГстив FHA домен з NtFHA1, ектошчно експресований у клгганах дрГжджГв, був цшком функцюнальний [15]. Нато-мють, ектошчна експреЫя самого FHA домену NtFHA1, як i самого FHA домену Hfl1, призводила до порушень сплайсингу РНК та росту.
Клоноваш шзшше гомологи AtFHA1 та AtFHA2 Arabidopsis також мь стять FHA домен та кислу дшянку, ГмовГрно також е активаторами транскрип-цй^ проте з огляду на невелику гомологда поза межами FHA домену, ГмовГрно залучеш до регуляцiï шших процеЫв. Обидва щ бшки локалГзуються у ядрах клгган. Щкаво, що експреЫя AtFHA1 та AtHFA2 виявляе вщмшний характер. ТодГ як рГвень екcпреciï AtFHA2 залишаеться конститутивно високим, рГвень експреси AtFHA2 е за звичайних умов - низьким, проте експреЫя цього бшка стимулюеться рГзномаштними стимулами, зокрема дГею таких гормошв рослин як ауксин, цитоюнши, пберелши, абсцизова кислота та брасиностерощи, а також чинниками абютичного стресу, такими як гшокЫя [12]. З огляду на це, вважаеться, що AtFHA1 та AtFHA2 мають рГзну регуляторну роль. Конститутивна експреЫя AtFHA2 вказуе на те, що цей бшок е загальним регулятором активаци транскрипци, натомють AtFHA1 може вщГгравати роль у спе-цифГчнш модуляци трaнcкрипцiï залежно вщ позакштинних сигналГв.
Висновок. Зазвичай бшки, яю беруть участь у сигналюванш, мають доменну оргашзащю. Фактично, бшьшють залучених до процеЫв переказу сигналГв бшюв утворена з домешв, що володдать каталгтичною актившстю (наприклад юназних та фосфатазних домешв) а також домешв, яю не мають кaтaлiтичноï активностГ, проте опосередковують мГжмолекулярш взaемодiï
бшюв з лшщами, шшими бiлками, або нуклешовими кислотами. Часто пiд час переказу сигнашв, бiлки, якi мiстять катал^ичш домени, модифiкують ш-шi лшщш або бiлковi молекули, створюючи центри зв'язування для некаталь тичних домешв шших сигнальних бшюв i утворення сигнальних комплекЫв.
Л1тература
1. Ago T. The PX domain as a novel phosphoinositide- binding module / T. Ago, R. Takeya, H. Hiroaki, F. Kuribayashi, T. Ito, D. Kohda, H. Sumimoto // Biochem Biophys Res Commun. -2001. - 287(3). - P. 733-738.
2. Babior B.M. NADPH oxidase: an update / B.M. Babior // Blood. - 1999. - 93(5). - P. 1464-76. Review.
3. Cesareni G. Can we infer peptide recognition specificity mediated by SH3 domains? / G. Cesareni, S. Panni, G. Nardelli, L. Castagnoli // FEBS Lett. - 2002. - 513(1). - 38-44.
4. Dalgarno D.C. SH3 domains and drug design: ligands, structure, and biological function / D C. Dalgarno, M C. Botfield, R.J. Rickles // Biopolymers. - 1997. - 43(5). - P. 383-400.
5. Forman-Kay J.D. Diversity in protein recognition by PTB domains / J.D. Forman-Kay, T. Pawson // Curr Opin Struct Biol. - 1999. - 9(6). - P. 690-5.
6. Gu X. Dynamics of phragmoplastin in living cells during cell plate formation and uncoupling of cell elongation from the plane of cell division / X. Gu, D.P. Verma // Plant Cell. - 1997. -9(2). - P. 157-69.
7. Hammet A. FHA domains as phospho-threonine binding modules in cell signaling / A. Hammet, B.L. Pike, C.J. McNees, L.A. Conlan, N. Tenis, J. Heierhorst // IUBMB Life. - 2003. -55(1). - 23-27.
8. Henley J.R. Association of a dynamin-like protein with the Golgi apparatus in mammalian cells / J R. Henley, M.A. McNiven // J Cell Biol. - 1996. - 133(4). - P. 761-75.
9. Hiroaki H. Solution structure of the PX domain, a target of the SH3 domain / H. Hiroaki, T. Ago, T. Ito, H. Sumimoto, D. Kohda // Nat Struct Biol. - 2001. - 8(6). - P. 526-30.
10. Hurley J.H. Structural genomics and signaling domains / J.H. Hurley, D.E. Anderson, B. Beach, B. Canagarajah, Y.S. Ho, E. Jones, G. Miller, S. Misra, M. Pearson, L. Saidi, S. Suer, R. Trievel, Y. Tsujishita // Trends Biochem Sci. - 2002. - 27(1). - P. 48-53.
11. Jin J.B. A new dynamin-like protein, ADL6, is involved in trafficking from the trans-Golgi network to the central vacuole in Arabidopsis / J.B. Jin, Y.A. Kim, S.J. Kim, S.H. Lee, D.H. Kim, G.W. Cheong, I. Hwang // Plant Cell. - 2001. - 13(7). - P. 1511-26.
12. Joon-Woo A. Molecular characteristics and differential expression of two nuclear factors containing the FHA domain in Arabidopsis / A. Joon-Woo, K. Moonil, B. Jae-Wook, P. Hyun-Sook // Plant Sci. - 2003. - 165. - P. 1024-32.
13. Kang B.H. The Arabidopsis cell plate-associated dynamin-like protein, ADL1Ap, is required for multiple stages of plant growth and development / B.H. Kang, J.S. Busse, C. Dickey, D.M. Rancour, S.Y. Bednarek // Plant Physiol. - 2001. - 126. - P. 47-68.
14. Kapoor T.M. Exploring the specificity pockets of two homologous SH3 domains using structure-based, split-tool synthesis and affinity-based selection / T.M. Kapoor, A.H. Andreotti, S.L. Schreiber // J Am Chem Soc. - 1998. - 120. - P. 23-29.
15. Kim M. Forkhead-associated domains of the tobacco NtFHA1 transcription activator and the yeast Fhl1 forkhead transcription factor are functionally conserved / M. Kim, J.W. Ahn, K. Song, K.H. Paek, H.S. Pai // J Biol Chem. - 2002. - 277(41). - P. 38781-90.
16. Lam B.C. Domains as functional building blocks of plant proteins / B.C. Lam, E. Blumwald // Trends Plant Sci. - 2002. - 7(12). - P. 544-9.
17. Lam B.C. Regulation of ADL6 activity by its associated molecular network / B.C. Lam, T L. Sage, F. Bianchi, E. Blumwald // Plant J. - 2002. - 31(5). - P. 565-76.
18. Lam B.C. Role of SH3 domain-containing proteins in clathrin-mediated vesicle trafficking in Arabidopsis / B.C. Lam, T L. Sage, F. Bianchi, E. Blumwald // Plant Cell. - 2001. - 13(11). - P. 2499-512.
19. Lee G.I. 1H, 13C and 15N resonance assignments of the kinase-interacting FHA domain of Arabidopsis thaliana kinase-associated protein phosphatase / G.I. Lee, J. Li, J.C. Walker, S.R. Van Doren // J Biomol NMR. - 2003. - 25(3). - P. 253-4.
20. Li J. The FHA domain mediates phosphoprotein interactions / J. Li, G.I. Lee, S.R. Van Doren, J.C. Walker // J Cell Sci. - 2000. - 113(23). - P. 4143-9.
21. Li J. Kinase interaction domain of kinase-associated protein phosphatase, a phosphoprotein-binding domain / J. Li, G.P. Smith, J.C. Walker // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1999. - 96. - P. 7821-6.
22. Mayer B.J. SH3 domains: complexity in moderation // J. Cell Sci. - 2001. - 114(7). - P. 1253-63.
23. Mongiovi A.M. A novel peptide-SH3 interaction / A.M. Mongiovi, P.R. Romano, S. Panni, M. Mendoza, W.T. Wong, A. Musacchio, G. Cesareni, P.P. Di Fiore // EMBO J. - 1999. -18(19). - P. 5300-9.
24. Park J.M. A dynamin-like protein in Arabidopsis thaliana is involved in biogenesis of thy-lakoid membranes / J.M. Park, J.H. Cho, S.G. Kang, H.J. Jang, K.T. Pih, H.L. Piao, M..J Cho, I. Hwang // EMBO J. - 1998. - 17(4). - P. 859-67.
25. Pawson T. Protein modules and signalling networks / T. Pawson // Nature. - 1995. -373(6515). - P. 573-80.
26. Pawson T. Assembly of cell regulatory systems through protein interaction domains / T. Pawson, P. Nash // Science. - 2003. - 300(5618). - P. 445-52.
27. Qin C. The Arabidopsis phospholipase D family. Characterization of a calcium-independent and phosphatidylcholine-selective PLD zeta 1 with distinct regulatory domains / C. Qin, X. Wang // Plant Physiol. - 2002. - 128(3). - P. 1057-68.
28. Sato T.K. Location, location, location: membrane targeting directed by PX domains / T.K. Sato, M. Overduin, S.D. Emr // Science. - 2001. - 294(5548). - P. 1881-5.
29. Williams J.G. SH2 domains in plants imply new signalling scenarios / J.G. Williams, M. Zvelebil // Trends Plant Sci. - 2004. - 9(4). - P. 161-3.
30. Yu H. Solution structure of the SH3 domain of Src and identification of its ligand-binding site / H. Yu, M.K. Rosen, T.B. Shin, C. Seidel-Dugan, J.S. Brugge, S.L. Schreiber // Science. - 1992. - 258 (5088). - P. 1665-8.
Гут Р. Т. Значение доменов белок-белковых взаимодействий в сиг-налировании
Исследования сигнальных механизмов у растений обнаружили, что несмотря на то, что организация сигнальных путей в клетках растений и других эукариот похожа, существуют также существенные отличия, которые также проявляются в распространенности в протеомах растений отдельных семейств доменов, и отличительных функциях белков, которые эти домены содержат.
Ключевые слова: клетка, сигналирование, домены, белки.
GoutR.T. A role of domains of protein-protein's cooperations in signaling
Researches of alarm mechanisms at plants discovered, that although organization of the alarm ways in the cells of plants and other eucariot is similar, there are also fundamental differences which also appear in prevalence at the proteomes of the plants of separate domain families, and alternative functions of proteins which these domains contain. Keywords: cell, signaling, domain, protein._
УДК 582.475:630*1(477.4) Проф. В.П. Шлапак, д-р с.-г. наук - НДП
"Софйвка" НАН Украти, Умань; астр. С.А. Макаринська -Уманський НУС; астр. В.В. Шлапак - НУБШ Украти, Кит
ПОР1ВНЯЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА МОРОЗОСТ1ЙКОСТ1
окремих вид1в роду ртт ь.
Дослщжено стшюсть до морозу чотирьох видiв роду Pinus L. в умовах глибо-кого i вимушеного спокою. Визначено шдекс морозного пошкодження окремих час-тин пагона i бруньки. Встановлено, що найвища стшюсть до низьких температур спостер^аеться в сташ оргашчного або глибокого спокою. В цей час можна визначи-ти потенцшну морозостшюсть надземно'1 частини рослини, що тдтвердили результата дослщжень, коли ва породи були найбшьше пошкоджеш тшьки внаслщок про-морожування !х пагошв за температури -35 °С.
Ключов1 слова: морозостшюсть, проморожування, глибокий i вимушений спо-кш, шдекс морозного пошкодження.
