Введение к работе
Актуальность работы.
Изучение пространственной структуры белков является принципиально важным направлением современной биологии. К настоящему моменту статический аспект пространственной организации белка (иерархия пространственной структуры, основные определяющие ее взаимодействия) изучен сравнительно полно. Динамический аспект структуры белков, непосредственно связанный с их функционированием, охарактеризован пока недостаточно. Это в наибольшей степени относится к процессу укладки полипептидной цепи в нативную структуру (фолдингу белка). Понимание процесса белкового фолдинга имеет не только общебиологическое, но и большое практическое значение. Нарушения процесса фолдинга вследствие мутаций, приводящие к образованию нефункциональных и/или нерастворимых белков, являются причиной рада заболеваний человека.
Таким образом, в настоящий момент весьма- актуально экспериментальное изучение процесса фолдинга на примере модельных белков. В лаборатории проф. В. В. Месянжинова в качестве такого белка всесторонне исследуется фибритин бактериофага Т4, принадлежащий к классу суперспиральных фибриллярных (coiled coil) бел: ков. Предлагаемая работа является частью этих исследований.
Задачи работы.
Главная задача данной работы состояла в определении пространственной структуры фибритина бактериофага Т4 методом рентгеновской кристаллографии. Наиболее существенно было установить строение-уникального сегментированного coiled coil фибритина, а также структуру его С-концевого глобулярного домена.
Во-вторых, было необходимо объяснить исходя из пространственной структуры свойства ряда генноинженерных мутантов фибритина.
В-третьих, представлялось важным проанализировать кристаллическую структуру в свете полученных ранее биохимических результатов с тем, чтобы построить качественную модель фолдинга фибритина, которая описывала бы последовательность событий в ходе этого процесса.
Кроме решения указанных задач, предлагаемая работа включила в себя предварительные кристаллографические исследования еще двух белков бактериофага Т4 — продуктов генов 9 и 11.
Научная ценность работы.
Фибритин является первым структурным белком фага Т4, для которого определена пространственная структура с атомным разрешением. Информация о структуре
играет ключевую роль в интерпретации результатов изучения процесса фолдинга фибрнтина методом сайт-направленного мутагенеза и другими методами. Знание структуры фибрнтина существенно также для понимания его функционирования в качестве белка-помощника (helper, chaperone) при сборке фаговой частицы.
Фибриллярные белки более сложны для рентгеноструктурных исследований, чем типичные глобулярные белки. Опыт, приобретенный в ходе определения пространственной структуры фибрнтина, представляет интерес для кристаллографии фибриллярных белков.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов и списка литературы. Она изложена на 105 страницах и содержит 41 рисунок и 13 таблиц.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на Международном Симпозиуме "100 лет вирусологии" (Санкт-Петербург, 1992), Xth and Xlth International Evergreen Bacteriophage T4 Meetings (Olympia, USA, 1993 and 1996), Howard Hughes Medical Institute Meetings of International Research Scholars (Prague, 1996, and Warsaw, 1997), Xth International Congress of Virology (Jerusalem, 1996), American Crystallographic Association Annual Meeting (St. Louis, USA, 1997) и Ежегодных конференциях НИИ вирусологии им. Д. И. Ивановского РАМН и Института биохимии им. А. Н. Баха РАН.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ, список которых приведен в конце автореферата. Атомные координаты построенных моделей фибритинов М и Е занесены в Brookhaven Protein Data Bank под кодами lavy и ІааО соответственно.