БИОХИМИЯ, 2020, том 85, вып. 3, с. 369–377

УДК 577.112

Антирестрикционный белок ArdB (R64) взаимодействует с ДНК*

© 2020 А.А. Кудрявцева 1**, И.С. Охрименко 1, В.С. Дидина 1, Г.Б. Завильгельский 2, И.В. Манухов 1,2

Московский физико-технический институт (Национальный исследовательский университет), 141707 Долгопрудный Московской обл., Россия; электронная почта: kudryavtseva@phystech.edu

Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Национального исследовательского центра «Курчатовский институт», 117545 Москва, Россия

Поступила в редакцию 15.11.2019
После доработки 14.01.2020
Принята к публикации 17.01.2020

DOI: 10.31857/S0320972520030070

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: антирестрикция, трансмиссивная плазмида, R64, ArdB.

Аннотация

Антирестрикционные белки ArdB ингибируют in vivo рестрикционную (эндонуклеазную) активность ферментов рестрикции-модификации I типа, но в настоящее время механизм ингибирования остается неизвестен. В данной работе показано, что при выделении и очистке белка ArdB из рекомбинантных клеток Escherichia coli происходит совместное выделение (совыделение) ArdB с ДНК. В условиях суперпродукции часть белка ArdB образует в клетке нерастворимые агрегаты, которые не содержат ДНК. Показано, что совыделение ДНК как при выделении белка с использованием ионообменной и аффинной хроматографии, так и при выделении тотальной ДНК из клеток, предварительно обработанных формальдегидом, имеет место лишь с нативным ArdB, но не с его мутантным вариантом ArdBΔD141, не обладающим антирестрикционной активностью. Получено подтверждение гипотезы блокирования белком ArdB процесса транслокации ДНК через R-субъединицы комплекса R2M2S фермента рестрикции-модификации I типа.

Сноски

* Первоначально английский вариант рукописи опубликован на сайте «Biochemistry» (Moscow) http://protein.bio.msu.ru/biokhimiya, в рубрике «Papers in Press», BM19-326, 02.03.2019.

** Адресат для корреспонденции.

Финансирование

Работа выполнена при поддержке РФФИ (гранты 18-34-00753 и 19-04-00495), а также за счет средств Госзадания № 6.9899.2017/БЧ.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Соблюдение этических норм

Настоящая статья не содержит описания каких-либо исследований с участием людей или животных в качестве объектов исследований.

Список литературы

1. Belogurov, A.A., Delver, E.P., and Rodzevich, O.V. (1993) Plasmid pKM101 encodes two nonhomologous antirestriction proteins (ArdA and ArdB) whose expression is controlled by homologous regulatory sequences, J. Bacteriol., 175, 4843–4850, doi: 10.1128/jb.175.15.4843-4850.1993.

2. Serfiotis-Mitsa, D., Herbert, A.P., Roberts, G.A.,Soares, D.C., White, J.H., Blakely, G.W., Uhrin, D., and Dryden, D.T. (2010) The structure of the KlcA and ArdB proteins reveals a novel fold and antirestriction activity against type I DNA restriction systems in vivo but not in vitro, Nucl. Acids Res., 38, 1723–1737, doi: 10.1093/nar/gkp1144.

3. Кудрявцева А.А., Осетрова М.С., Ливинюк В.Я., Манухов И.В., Завильгельский Г.Б. (2017) С-концевой остаток аспарагиновой кислоты (D141) необходим для антирестрикционной активности белка ArdB (R64), Молекулярная биология, 51, 831–835.

4. Balabanov, V.P., Kudryavtseva, A.A., Melkina, O.E., Pustovoit, K.S., Khrulnova, S.A., and Zavilgelsky, G.B. (2019) ArdB protective activity for unmodified λ phage against EcoKI restriction decreases in UV-treated Escherichia coli, Curr. Microbiol., 76, 1374–1378, doi: 10.1007/s00284-019-01755-z.

5. Pokrovsky, V.S., Anisimova, Yu.N., Davydov, Z.D., Bazhenov, S.V., Bulushova, N.V., Zavilgelsky, G.B., Kotova, V.Y., and Manukhov, I.V. (2019) Methionine gamma lyase from Clostridium sporogenes increases the anticancer effect of doxorubicin in A549 cells and human cancer xenografts, Invest New Drugs, 37, 201–209, doi: 10.1007/s10637-018-0619-4.

6. Studier, F.W. (2005) Protein production by auto-induction in high density shaking cultures, Protein Expr. Purif., 41, 207–234, doi: 10.1016/j.pep.2005.01.016.

7. Sambrook, J., and Russell, D.W. (2001) Molecular cloning: a laboratory manual, Cold Spring Harbor, Cold Spring Harbor Laboratory Press, N.Y.

8. Goryanin, I.I., Kudryavtseva, A.A., Balabanov, V.P., Biryukova, V.S., Manukhov, I.V., and Zavilgelsky, G.B. (2018) Antirestriction activities of KlcA (RP4) and ArdB (R64) proteins, FEMS Microbiol. Lett., 365, doi: 10.1093/femsle/fny227.

9. Guan, K.L., and Dixon, J.E. (1991) Eukaryotic proteins expressed in Escherichia coli: an improved thrombin cleavage and purification procedure of fusion protein with glutathione S-transferase, Anal. Biochem., 192, 262–267, doi: 10.1016/0003-2697(91)90534-z.

10. Solomon, M.J., and Varshavsky, A. (1985) Formaldehyde-mediated DNA-protein crosslinking: a probe for in vivo chromatin structures, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 6470–6474, doi: 10.1073/pnas.82.19.6470.

11. Hoffman, E.A., Frey, B.L., Smith, L.M., and Auble, D.T. (2015) Formaldehyde crosslinking: a tool for the study of chromatin complexes, J. Biol. Chem., 290, 26404–26411, doi: 10.1074/jbc.R115.651679.

12. Han, M.J., Yoon, S.S., and Lee, S.Y. (2001) Proteomic analysis of metabolically engineered Escherichia coli producing poly(3-hydroxybutyrate), J. Bacteriol., 183, 301–308, doi: 10.1128/JB.183.1.301-308.2001.

13. Rosenfeld, J., Capdevielle, J., Guillemoi, J., and Ferrara, P. (1992) In-gel digestion of proteins for internal sequence analysis after one- or two-dimensional gel electrophoresis, Anal. Biochem., 203, 173–179, doi: 10.1016/0003-2697(92)90061-b.

14. Patterson, S.D., and Aebersold, R. (1995) Mass-spectrometric approaches for the identification of gel-separated proteins, Electrophoresis, 16, 1791–1814, doi: 10.1002/elps.11501601299.

15. Bazhenov, S.V., Khrulnova, S.A., Konopleva, M.N., and Manukhov, I.V. (2019) Seasonal changes in luminescent intestinal microflora of the fish inhabiting the Bering and Okhotsk seas, FEMS Microbiol. Lett., 366, pii: fnz040, doi: 10.1093/femsle/fnz040.

16. Manukhov, I.V., Melkina, O.E., Goryanin, I.I., Baranova, A.V., and Zavilgelsky, G.B. (2010) The N-terminal domain of the Aliivibrio fischeri LuxR is a target of the GroEL chaperonin, J. Bacteriol., 192, 549–551, doi: 10.1128/JB.00754-10.

17. Bairoch, A., and Apweiler, R. (2000) The SWISS-PROT protein sequence database and its supplement TrEMBL in 2000, Nucl. Acids Res., 28, 45–48, doi: 10.1093/nar/28.1.45.

18. Zavilgelsky, G.B., Kotova, V.Yu., and Rastorguev, S.M. (2008) Comparative analysis of antirestriction activity of ArdA (ColIbP9) and Ocr (T7) proteins, Biochemistry (Moscow), 73, 1124–1130.

19. Balabanov, V.P., Pustovoit, K.S., and Zavilgelsky, G.B. (2012) Comparative analysis of antirestriction activity of R64 ArdA and ArdB proteins, Mol. Biol. (Mosk.), 46, 269–275.