RNA-polymeraasi ja transkriptiomekanismi
Yhteystiedot
Georgi Belogurov, FT
gebelo[at]utu.fi
Kotisivu
Jäsenet
Ryhmän johtaja: Akatemiatutkija Georgi Belogurov, FT
Tohtoritutkija: Anssi Malinen, FT
Tohtorikoulutettava: Matti Turtola, FM
Tutkija: Thadée Grocholski, FM
Taustaa
RNA-polymeraasi on molekyylikone, joka on vastuussa geenien ilmenemisen ensimmäisestä vaiheesta - transkriptiosta. RNA-polymeraasi lukee DNA:n sisältämän geneettisen informaation ja muuttaa sen lähetti-RNA:n muotoon. Solulla on useita erilaisia RNA-polymeraaseja, jotka koostuvat spesifisistä alayksiköistä. Kaikilla RNA-polymeraaseilla on kuitenkin hyvin samankaltainen, homologinen, katalyyttinen ydinosa, jonka koko on noin ~2500 aminohappoa. RNA-polymeraasi liikkuu pitkin DNA:ta ja avaa sen kaksoiskierteistä rakennetta. Näiden energiaa vaativien toimintojen energianlähteenä on RNA-polymeraasin katalysoima nukleotiditrifosfaattien liittyminen lähetti-RNA:han. RNA-polymeraasi on solun toiminnan kannalta välttämätön entsyymi, ja se kilpailee merkitykseltään ja evolutionaariselta konservoituneisuudeltaan ribosomin kanssa. RNA-polymeraasi on kuitenkin rakenteeltaan yksinkertaisempi, mikä mahdollistaa sen kineettisen ja mekanistisen tutkimisen tarkoin kontrolloiduissa olosuhteissa.
Tutkimus
Tutkimme RNA-polymeraasin toimintamekanismia keskittyen erityisesti siihen, kuinka entsyymi etenee pitkin DNA:ta. Tämä translokaatio-mekanismi on tyypillinen polymeraaseille ja muille moottoriproteiineille. Käytämme mallisysteeminä suhteellisen yksinkertaista bakteerien RNA-polymeraasia, ja selvitämme sen translokaatio-mekanismin mekaniikkaa, kinetiikkaa ja energetiikkaa. Toisena tutkimussuuntana selvitämme sitä, kuinka transkriptio-tekijät säätelevät RNA-polymeraasin toimintaa, erityisesti katalyyttistä tehokkuutta ja translokaatiota. Transkrioptio-tekijöiden toiminnan tunteminen auttaa samalla ymmärtämään RNA-polymeraasin perustoimintamekanismia. Kolmanneksi, RNA-polymeraasi on kiinnostava esimerkki proteiinien evoluutiosta ja standardiproteiini tutkittaessa lajien evoluutiota. Proteiinien fylogeneettisen analyysin avulla selvitämme molekyylitason evoluutiota RNA-polymeraasin toiminnallisesti tärkeillä aluilla, muissa transkriptioon liittyvissä proteiineissa ja kokonaisissa organismeissa.
---------------------------------------------------------------------
Julkaisut
Malinen AM, Turtola M, Parthiban M, Vainonen L, Johnson MS, Belogurov GA. (2012). Active site opening and closure control translocation of multisubunit RNA polymerase. Nucleic Acids Res. 40(15):7442-7451.
Sevostyanova A, Belogurov GA, Mooney RA, Landick R, Artsimovitch I. (2011). The β subunit gate loop is required for RNA polymerase modification by RfaH and NusG. Mol Cell. 43(2):253-262.
Belogurov G. A., Sevostyanova A., Svetlov V., Artsimovitch I. (2010). Functional regions of the N-terminal domain of the antiterminator RfaH. Mol. Microbiol. 76(2):286-301.
Belogurov G. A., Mooney R. A., Svetlov V., Landick R., Artsimovitch I. (2009) Functional specialization of transcription elongation factors. EMBO J. 28(2): 112-122.
Belogurov G. A., Vassylyeva M. N., Sevostyanova A., Appleman J. R., Xiang A. X., Lira R., Webber S. E., Klyuyev S., Nudler E., Artsimovitch I., Vassylyev D. G. (2008) Transcription inactivation through local refolding of the RNA polymerase structure. Nature 457(7227): 332-335.
Svetlov V., Belogurov G. A., Shabrova E., Vassylyev D. G., Artsimovitch I. (2007) Allosteric control of the RNA polymerase by the elongation factor RfaH. Nucleic Acids Res. 35(17): 5694-5705.
Belogurov G. A., Vassylyeva M. N., Svetlov V., Klyuyev S., Grishin N. V., Vassylyev D. G., Artsimovitch I. (2007) Structural basis for converting a general transcription factor into an operon-specific virulence regulator. Mol Cell. 26(1): 117-129.