Відділ ензимології білкового синтезу

Завідувач відділу заступник директора з наукової роботи, член-кореспондент НАН України, доктор біологічних наук, професор Тукало Михайло Арсентійович Тел: (380-44) 200-03-35; факс: (380-44) 526-07-59; E-mail: mtukalo@imbg.org.ua

Науковий напрямок:

Вивчення структурних основ РНК-білкового впізнавання та ферментативного каталізу.

Поточні наукові дослідження:

Наші дослідження спрямовані на вивчення специфічного впізнавання аміноацил-тРНК синтетазами гомологічних амінокислот і тРНК, механізмів каталізу і редагування.

З використанням біохімічних методів, методів генної інженерії та рентгеноструктурного аналізу робота проводиться на різних прокаріотичних (включаючи патогенні бактерії Enterococcus faecalies, Мусobacterium tuberculosis and Streptococcus pneumoniae), еукаріотичних та архебактеріальних системах.

В продовж останніх років, в співробітництві з доктором С.Кусаком із Європейської молекулярно-біологічної лабораторії (ЄМБЛ), було вивчено просторові структури шести синтетаз (серил-, лізил-, гістидил-, пролил-, лейцил- і тирозил-тРНК синтетаз) і їхніх комплексів з різними комбінаціями субстратів, включаючи п’ять комплексів з тРНК.

Структури комплексів СерРС, ТирРС і ЛейРС з гомологічними тРНК надали першу інформацію про структуру тРНК з догою варіабельною гілкою та виявили деталі про те як ці ферменти взаємодіють з гомологічними тРНК та дискримінують гетеро логічні.

Метою одного з проектів є вивчення молекулярних механізмів корекції помилок в процесі синтезу аміноацил-тРНК для аміноацил-тРНК синтетаз двох різних структурних класів: лецил- ( 1-й структурний клас) та проліл-тРНК синтетаз (2-й структурний клас).

Різниця в структурах синтетаз людини і прокаріот використовується для розробки нового класу антибіотиків проти Enterococcus faecalis і Mycobacterium tuberculosis.

Вибрані публікації

1. Fujinada, M., Berthet-Colominas, C., Yaremchuk, A.D., Tukalo, M.A. and Cusack S. Refined crystal structure of the seryl-tRNA synthetase from Thermus thermophilus at 2.5 Å resolution / J .Mol.Biol. (1993) 234, 222-233.
2. Biou, V., Yaremchuk, A., Tukalo, M., Cusack, S. The crystal structure of a complex between seryl-tRNA synthetase and tRNASer from Thermus thermophilus at 2.9 Å resolution. / Science (1994) 263. 1404-1410.
3. Cusack, S., Yaremchuk, A., Krikliviy, I. and Tukalo, M. tRNApro anticodon recognition by Thermus thermophilus prolyl-tRNA synthetase./ Structure (1998) 6, 101-108
4. Egorova, S.P., Yaremchuk, A.D., Kriklivyi, I.A. and Tukalo, M. A. Comparative analysis of interaction sites of Thermus thermophilus and Escherichia coli tRNATyr with homologous aminoacyl-tRNA synthetases by means of chemical modification and nuclease hydrolysis. / Bioorg . Khim. (1998) 24,593-600.
5. Kovalenko, O.P., Petrushenko, Z.M., Kriklivyi, I.A., Yaremchuk, A.D. and Tukalo, M.A. A comparative study of phosphate reactivities in tRNASer and tRNALeu from Thermus thermophilus. / Bioorg. Khim. (1999) 25, 768-773
6. Cusack, S., Yaremchuk, A. and Tukalo, M. The 2Å crystal structure of leucyl-tRNA synthetase and its complex with a leucyl-adenylate analogue / EMBO J. (2000) 19, 2351-2361.
7. Yaremchuk, A., Cusack, S. and Tukalo, M. The crystal structure of a eukaryote/archaeon-like prolyl-tRNA synthetase and its complex with tRNAPro(CGG). / EMBO J. (2000) -19, 4745-4758
8. Yaremchuk, A., Tukalo, M., Grotli, M. and Cusack, S. A succession of substrate induced conformational changes ensures the amino acid specificity of Thermus thermophilus prolyl-tRNA synthetase: comparison with histidyl-tRNA synthetase./ J. Mol Biol. (2001) 309, 989-1002
9. Yaremchuk, A., Kriklivyi, I., Tukalo, M. and Cusack, S. Class I tyrosyl-tRNA synthetase has a class II mode of cognate tRNA recognition. / EMBO J. (2002) 15, 3829-3840.
10. Lincecum, T.L, Tukalo, M., Yaremchuk, A., Mursinna, R.S., Williams, A.M., Sproat, B.S., Van Den Eynde, W., Link, A., Van Calenbergh ,S,, Grotli, M., Martinis, S.A., and Cusack, S. Structural and Mechanistic Basis of Pre- and Posttransfer Editing by Leucyl-tRNA Synthetase. / Molecular Cell. (2003) 11, 951-963.
11. Kobayashi, T., Nureki, O., Ishitani, R., Yaremchuk, A., Tukalo, M., Cusack, S., Sakamoto, K. and Yokoyama, S. Structural basis for orthogonal tRNA specificities of tyrosyl-tRNA synthetases for genetic code expansion. / Nature Struct. Biol. (2003) 10, 425-432
12. Tukalo, M., Yaremchuk, A., Fukunaga, R., Yokoyama, S. and Cusack, S. The crystal structure of leucyl-tRNA synthetase complexed with tRNA(Leu) in the post-transfer-editing conformation./ Nature Struct. Mol. Biol. (2005) 12, 923-930.
13. Crepin T., Yaremchuk A., Tukalo M., Cusack S. Structures of two bacterial prolyl-tRNA synthetases with and without a cis-editing domain./ Structure ( 2006 )14, 1511-1525.
14. Rock, F.L., Mao W, Yaremchuk A., Tukalo M., Crepin T., Zhou H., Zhang Y.K., Hernandez V., Akama T., Baker S.J., Plattner J..J, Shapiro L., Martinis S.A., Benkovic S.J., Cusack S., Alley M.R. An antifungal agent inhibits anaminoacyl-tRNA synthetase by trapping tRNA in editing site./ Science (2007) 316, 1759-1761.