{"id":536,"date":"2024-09-23T12:39:00","date_gmt":"2024-09-23T09:39:00","guid":{"rendered":"https:\/\/sisu.ut.ee\/ribolab\/?page_id=536"},"modified":"2025-03-19T13:21:25","modified_gmt":"2025-03-19T11:21:25","slug":"bakteri-ribosoom-projekt","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/sisu.ut.ee\/ribolab\/bakteri-ribosoom-projekt\/","title":{"rendered":"Bakteri ribosoom"},"content":{"rendered":"

BAKTERI RIBOSOOM<\/h2>\n\n\n\n
\n
<\/div>\n\n\n\n

Ribosoomide RNA (rRNA) ja modifitseeritud nukleotiidid<\/h3>\n\n\n\n
\n
\n

Bakteri ribosoomis on \u00fcle 50 erineva valgu<\/strong>. Need valgud (r-valgud) on enamuses v\u00e4ikesed, aluselised pol\u00fcpeptiidid, mis seonduvad rRNA kindlate piirkondandega ja stabiliseerivad ribosoomi ruumilist struktuuri, kontrollivad rRNA liikumist, aitavad ribosoomi ala\u00fchikuid koos hoida samal ajal v\u00f5imaldades neil teineteise suhtes liikuda, abistavad nii ribosoomiga seonduvatel valkudel kui RNAdel (tRNA, mRNA, tmRNA) ribosoomiga spetsiifiliselt seonduda. Lisaks on neil v\u00e4ga olulised funktsioonid ribosoomide kokkupakkimisel ja m\u00f5nelgi neist on ka funktsioone v\u00e4ljaspool ribosoomi. J\u00e4relikult on r-valkudel palju erinevaid ja olulisi funktsioone nii ribosoomis kui v\u00e4ljaspool seda.<\/p>\n\n\n\n

Kaua aega arvati, et k\u00f5ik ribosoomid on enam-v\u00e4hem identsed ja nad s\u00fcnteesivad valke t\u00e4pselt \u00fchte moodi. Viimastel aastak\u00fcmnetel on m\u00e4\u00e4ratud genoomide nukleotiidne j\u00e4rjestus v\u00e4ga paljudes liikides. On selgunud, et rRNAl on palju v\u00f5i v\u00e4ga palju geene ja r-valkudel on mitmeid geene. Nendel paraloogilistel geenidel<\/strong> on v\u00e4hem v\u00f5i rohkem j\u00e4rjestuse erinevusi ja nad avalduvad erinevalt s\u00f5ltuvalt rakut\u00fc\u00fcbist v\u00f5i elukeskkonna muutustest. See asjaolu viis teadlased ideeni, et erinevaid mRNA molekule transleerivad erinevad ribosoomid. Uurisime seda h\u00fcpoteesi (nn \u201efilter\u201c h\u00fcpoteesi) bakteris E. coli, <\/em>kelle ribosoomides on kahe r-valgu jaoks kaks paraloogset geeni. Need valgud kannavad nimesid bL31<\/strong> (A ja B paraloogid) ning bL36<\/strong> (A ja B paraloogid) (vt joonis allpool). Tegime kindlaks, et k\u00f5igi nelja geeni produktid l\u00fclituvad E. coli<\/em> ribosoomidesse ja toetavad valgus\u00fcnteesi sarnase efektiivsusega. Olime esimesed, kes n\u00e4gid, et bL31B l\u00fclitub E. coli<\/em> ribosoomidesse ja bL36B on \u00fcldse ribosoomi valk. Koost\u00f6\u00f6s J. Cate\u2019i ja A. Pulgaga \u00f5nnestus m\u00e4\u00e4rata ka B valkude ruumiline struktuur ribosoomides. Huvitaval kombel sisaldavad erinevates kasvufaasides olevad E. coli<\/em> rakud erineva koostisega ribosoome. Seejuures asendatakse olemasolevates ribosoomides bL31 ja bL36 valgud teiste paraloogidega. Kiire kasvu puhul, kui ribosoomide hulk rakus on kasvu limiteeriv tegur, on ribosoomides A paraloogid ja \u00fcleminekul statsionaarsesse kasvufaasi asendatakse need B paraloogidega. Meie tulemused v\u00f5imaldavad j\u00e4reldada, et v\u00e4hemalt soolekepikese puhul suudavad erineva r-valkude koostisega ribosoomid s\u00fcnteesida k\u00f5iki valke ja \u201efilter\u201c h\u00fcpotees ei pea paika. Pigem seostub ribosoomide heterogeensus kasvutingimuste erinevustega.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>
\n

rRNA (hele) ja r-valgud (tumedam)<\/p>\n\n\n\n

v\u00e4ike sub\u00fchik \u2013 sinine; suur sub\u00fchik \u2013 hall ja violetne<\/p>\n\n\n\n

bL31 \u2013 roheline<\/p>\n\n\n\n

bL36 \u2013 pruun<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

\n
\n

Pildi autor Arto Pulk<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

Ribosoomide k\u00f5ige massiivsem komponent on RNA molekulid (rRNA)<\/strong>. Ribosoomi valgud (r-valgud) on v\u00e4ikese massiga valgud, aga neid on palju (bakteri ribosoomis 53 erinevat valku). Ribosoomi ruumilise struktuuri m\u00e4\u00e4rab eelk\u00f5ige rRNA struktuur, mida stabiliseerivad r-valgud. Ribosoomide biogeneesi k\u00e4igus osalevad lisaks r-valkudele ka mitmed mitteribosoomsed valgud (assembly faktorid). rRNA elemendid moodustavad ribosoomide aktiivtsentrid, piirkonnad kus toimub mRNA ja tRNA paardumine (dekodeeriv tsenter ribosoomi v\u00e4iksemal ala\u00fchikul) ja peptiidsideme s\u00fcnteesi katal\u00fc\u00fcsiv tsenter (peptid\u00fc\u00fcltransferaasne tsenter suuremal ala\u00fchikul). rRNA on sarnaselt valgulistele ens\u00fc\u00fcmidele katal\u00fcsaator. Ka tema struktuur on analoogne valkude struktuurile, lineaarsed j\u00e4rjestuse osas (primaarstruktuuri elemendid) moodustavad ruumilise struktuuri domeene (domeen \u2013 iseseisvalt struktuuri moodustav \u00fcksus).<\/p>\n\n\n\n

\n

Modifikatsioonide paigutumine ribosoomi suuremas sub\u00fchiku rRNAs. Eri v\u00e4rvid t\u00e4histavad erinevatel ribosoomi kokkupaneku etappidel s\u00fcnteesitavaid modifikatsioone.<\/p>\n<\/div>

\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n
<\/div>\n\n\n\n

K\u00f5igi ribosoomide RNA sisaldab lisaks tavap\u00e4rastele nukleotiididele (A,C,G,U) ka mitmeid mittestandardseid nukleotiide, mis s\u00fcnteesitakse rRNA ahelatesse tavap\u00e4raste nukleotiidide muutmise teel, peale seda, kui rRNA ahel on juba s\u00fcnteesitud aga ribosoom ei veel p\u00e4ris l\u00f5plikult kokku pandud. Modifitseeritud nukleotiidid<\/strong> paiknevad bakteri ribosoomides funktsionaalsete tsentrite ja ribosoomi sub\u00fchikuid \u00fchendavate sildade l\u00e4heduses. Modifitseeritud nukleotiidide struktuur, asukoht ribosoomis ja neid s\u00fcnteesivad ens\u00fc\u00fcmid on k\u00fcll teada, kuid nende bioloogiline roll ribosoomides on enamasti m\u00f5istatuslik. Hiljuti \u00f5nnestus meie t\u00f6\u00f6grupil v\u00e4lja selgitada, et mitmed rRNA modifikatsioonid ja neid s\u00fcnteesivad ens\u00fc\u00fcmid osalevad aktiivselt ribosoomide ruumilise struktuuri moodustamisel. Meie t\u00f6\u00f6d n\u00e4itavad, et rRNA modifitseerimine ja ribosoomide kokkupakkimine on vastastikku teineteist v\u00f5imendavad. J\u00e4tkame \u00fcksikute rRNA modifikatsiooniens\u00fc\u00fcmide osa uurimist ribosoomide kokkupankul.<\/p>\n\n\n\n

Selgitame rRNA modifitseeritud nukleotiidide t\u00e4htust ribosoomi funktsioneerimisel st valkude s\u00fcnteesil. Uurime modifikatsioonide puudumise m\u00f5ju valgus\u00fcnteesi efektiivsusele aga samuti antibiootikumide tundlikkusele. Paljude antibiootikumide m\u00e4rklauaks on bakteri ribosoom. See annab alust oletada, et rRNA modifikatsioonid m\u00f5jutavad valgus\u00fcnteesi pidurdamist antibiootikumide poolt. Nendes uurimustes kasutame E. coli<\/em> t\u00fcve milles puuduvad paljud modifikatsiooniens\u00fc\u00fcmid. Sellele t\u00fcvele \u00fche kaupa kas natiivseid v\u00f5i katal\u00fc\u00fctiliselt inaktiivseid ens\u00fc\u00fcme lisades saame kindlaks teha millist rolli vastav ens\u00fc\u00fcm ja tema poolt s\u00fcnteesitav modifikatsioon t\u00e4idavad.<\/p>\n\n\n\n

Kasutame nii geneetika kui biokeemia meetodeid. Struktuuribioloogia osas teeme koost\u00f6\u00f6d eelk\u00f5ige prof. M Selmeri grupiga Uppsala \u00dclikoolis, Rootsi kuningriigis. Teeme aktiivset koost\u00f6\u00f6d meie instituudi mikroobigeneetikutega (Prof. M. Kivisaare r\u00fchmaga) tRNA modifikatsioonide ja translatsioonit\u00e4psuse ning nende seosest mutatsioonisagedusega.<\/p>\n\n\n\n

Lisainformatsioon<\/strong>:\u00a0prof. Jaanus Remme<\/strong>\u00a0(jremme@ut.ee<\/a>) v\u00f5i kaasprof.<\/strong> Aivar Liiv<\/strong>\u00a0(aivar.liiv@ut.ee<\/a>)<\/p>\n\n\n\n

OLULISED PUBLIKATSIOONID<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Ero, R., Leppik, M., Reier, K., Liiv, A., Remme, J. (2024) Ribosomal RNA modification enzymes stimulate large ribosome subunit assembly in E. coli.<\/a> Nucleic Acids Res<\/em>. 52<\/strong>, 6614\u20136628<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n\n

R-valkude proteoomika<\/h3>\n\n\n\n
\n

Ribosoomivalkude uurimisel kasutame eelk\u00f5ige proteoomika meetodeid. Kasutades bakteri valkude metaboolset m\u00e4rkimist stabiilsete isotoopidega koos kvantitatiivse mass-spektromeetriaga uurisime nii r-valkude kui paljude teiste valkude eluiga bakterites. Oli \u00fcllatav leida, et osa r-valke lagundatakse kuna teine osa j\u00e4\u00e4b peale ribosoomide lagunemist alles. Need tulemused aitavad selgitada bakterite stressitaluvust ja taas\u00e4rkamist kiirele kasvule, kui elutingimused paranevad.<\/p>\n\n\n\n

Lisainformatsioon<\/strong>: kaasprof.\u00a0Aivar Liiv<\/strong>\u00a0(aivar.liiv@ut.ee<\/a>) v\u00f5i prof. Jaanus Remme<\/strong>\u00a0(jremme@ut.ee<\/a>)<\/p>\n\n\n\n

OLULISED PUBLIKATSIOONID<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Lilleorg, S., Reier, K., Pulk, A., Liiv, A., Tammsalu, T., Peil, L., Cate, J.H.D., Remm<\/a>e, J. (2019) Bacterial ribosome heterogeneity: Changes in ribosomal protein composition during transition into stationary growth phase<\/a>. Biochimie<\/em>, 169-180.<\/p>\n\n\n\n

Reier, K., Lahtvee, P-J., Liiv, A., Remme, J. (2022) A Conundrum of r-Protein Stability: Unbalanced Stoichiometry of r-Proteins during Stationary Phase in Escherichia coli<\/a>. mBio <\/em>13<\/strong>, (5) e01873-22<\/p>\n\n\n\n

<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
\n
<\/div>\n\n\n\n
\n

KAITSTUD Doktorit\u00f6\u00f6d <\/strong><\/p>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n\n
\n
\n
\n
\n

2023
Kaspar Reier<\/strong><\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Quantity, stability and disparity of ribosomal components in Escherichia coli<\/em> stationary phase.<\/a>
<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Juhendajad:
Aivar Liiv,
Jaanus Remme<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

\n
\n
\n

2022
Mari Tagel<\/strong><\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Finding novel factors affecting the mutation frequency: a case study of tRNA modification enzymes TruA and RluA<\/a>
<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Juhendajad:
Maia Kivisaar,
Heili Ilves,
Jaanus Remme<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

\n
\n
\n

2022
Silva Lilleorg<\/strong><\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Bacterial ribosome heterogeneity on the example of bL31 paralogs in Escherichia coli<\/a>
<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Juhendaja:
Aivar Liiv<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

\n
\n
\n

2018
Andres Ainelo<\/strong><\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Physiological effects of the Pseudomonas putida toxin GraT<\/a>
<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Juhendajad:
Rita H\u00f5rak,
Jaanus Remme<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

\n
\n
\n

2013
Margus Leppik<\/strong><\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Substrate specificity of the multisite specific pseudouridine synthase RluD<\/a>
<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Juhendajad:
Aivar Liiv,
Jaanus Remme<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

\n
\n
\n

2012
Rya Ero<\/strong><\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Modifier view of the bacterial ribosome<\/a>
<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Juhendajad:
Aivar Liiv,
Jaanus Remme<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

\n
\n
\n

2011
Triinu Siibak<\/strong><\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Effect of antibiotics on ribosome assembly is indirect<\/a>
<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Juhendajad:
Tanel Tenson,
Jaanus Remme<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

\n
\n
\n

2011
Kalle Kipper<\/strong><\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Studies on the role of helix 69 of 23S rRNA in the factor-dependent stages of translation initiation, elongation, and termination<\/a>
<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Juhendajad:
Aivar Liiv,
Jaanus Remme<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

\n
\n
\n

2010
Arto Pulk<\/strong><\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Studies on bacterial ribosomes by chemical modification approaches<\/a>
<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Juhendaja:
Jaanus Remme<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

\n
\n
\n

2009
Lauri Peil<\/strong><\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Ribosome assembly factors in Escherichia coli<\/a>
<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Juhendaja:
Jaanus Remme<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

\n
\n
\n

2004
\u00dclo Maiv\u00e4li<\/strong><\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Studies on the structure-function relationship of the bacterial ribosome<\/a>
<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Juhendaja:
Jaanus Remme<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

\n
\n
\n

1998
Aivar Liiv<\/strong><\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Ribosomal large subunit assembly in vivo<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Juhendaja:
Jaanus Remme<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

\n
\n
\n

1997
Urmas Saarma<\/strong><\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Tuning Ribosomal Elongation Cycle by Mutagenesis of 23S rRNA<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Juhendaja:
Jaanus Remme<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

\n
\n
\n

1997
Tanel Tenson<\/strong><\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Ribosomes, peptides and antibiotic resistance<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n

Juhendajad:
Jaanus Remme,
Alexander Mankin<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n