The immunochemical cross-reactivity between cytoplasmic and mitochondrial mammalian lysyl-tRNA synthetases

Animal and fungal cells (in contrast to prokaryotes) contain two distinct sets of related aminoacyl-tRNA synthetases (aaRSs) encoded by nuclear genes and functioning in cytosol and mitochondria. The structural differences between mitochondrial and cytoplasmic enzymes may reflect the functional adaptation to fulfil mitochondrial processes in addition to protein synthesis. Mitochondrial import of nuclearencoded tRNAs has been described in yeast, plants and protozoans but it has not been observed in mammalian cells. Ifs established that mitochondrial lysyl-tRNA synthetase (MSK) plays a prominent role in the transport of tRNA into yeast mitochondria for complementation o f mitochondrial tRNAs genes mutations. We tried to identify MSK homologues in mammalian cells with the help of monospecific antibodies against pre-MSK by ELISA and Western-blot analysis. We have identified cross-reactive proteins in mitochondrial and cytoplasmic fractions of mammalian cell lysates. These data, together with the results of cross-aminoacylation on mitochondrial and cytoplasmic tRNAs, suggest the presence of common antigenic determinants in the mitochondrial and cytoplasmic lysyl-tRNA synthetases from higher animals.Клітини еукаріот на відміну від прокаріот містять дві різні групи аміноацил-тРНК синтетаз, які кодуються ядерним геномом та функціонують в цитозолі і мітохондріях. Струк­турні відмінності між ферментами мітохондрій і цитоплаз­ми можуть бути відображенням функціональної адаптації до процесів, які відбуваються в мітохондріях, крім участі в біосинтезі білка. Імпорт цитозольних тРНК у мітохондрії описано для дріжджів, рослин і найпростіиіих, однак він не спостерігався в клітинах ссавців. Виявлено, що мітохондріальна лізил-тРНК синтетаза (MSK) відіграє провідну роль у транспорті тРНК у мітохондрії дріжджів для комплемен­тації мутацій мітохондріальних генів тРНК За допомогою моноспецифічних антитіл проти npe-MSK ми зробили спробу ідентифікувати гомологи MSK у клітинах ссавців методами ELISA і Вестерн-блотинга. В цитоплазматичних і міто­хондріальних фракціях лізатів клітин ссавців нам вдалося виявити білки, які мають імунологічний перехрест з MSK Разом з результатами перехресного аміноацилювання ці дані дають підставу для припущення щодо наявності спільних антигенних детермінант у мітохондріальних і цитоплазма­тичних лізил-тРНК синтетаз ссавців.Клетки эукариот (в отличие от клеток прокариот) содержат две различные группы аминоацил-тРНК синтетаз, кодируе­мых ядерным геномом и функционирующих в ц и то золе и митохондриях. Структурные отличия между ферментами митохондрий и цитоплазмы могут быть отражением функци­ональной адаптации к процессам, происходящим в митохонд­риях помимо участия в биосинтезе белка Импорт цитозольных тРНК в митохондрии описан у дрожжей, растений и простейших, однако не наблюдался в клетках млекопитаю­щих. Установлено, что митохондриальная лизил-тРНК син­тетаза (MSK) играет ведущую роль в транспорте тРНК в митохондрии дрожжей для комплементации мутаций митохондриальных генов тРНК. С помощью моноспецифических антител против npe-MSK мы попытались идентифицировать гомологи MSK в клетках млекопитающих методами ELISA и Вестерн-блотинга. В цитоплазматических и митохондриальных фракциях лизатов клеток млекопитающих нам удалось обнаружить белки, имеющие иммунологический перекрест с MSK В совокупности с результатами перекрестного аминоацилирования эти данные дают основание предположить нали­чие общих антигенных детерминант у митохондриальных и цитоплазматических лизил-тРНК синтетаз высших живо­тных

Characteristics of the nuclear (18S, 5.8S, 28S and 5S) and mitochondrial (12S and 16S) rRNA genes of Apis mellifera (Insecta: Hymenoptera): structure, organization, and retrotransposable elements

As an accompanying manuscript to the release of the honey bee genome, we report the entire sequence of the nuclear (18S, 5.8S, 28S and 5S) and mitochondrial (12S and 16S) ribosomal RNA (rRNA)-encoding gene sequences (rDNA) and related internally and externally transcribed spacer regions of Apis mellifera (Insecta: Hymenoptera: Apocrita). Additionally, we predict secondary structures for the mature rRNA molecules based on comparative sequence analyses with other arthropod taxa and reference to recently published crystal structures of the ribosome. In general, the structures of honey bee rRNAs are in agreement with previously predicted rRNA models from other arthropods in core regions of the rRNA, with little additional expansion in non-conserved regions. Our multiple sequence alignments are made available on several public databases and provide a preliminary establishment of a global structural model of all rRNAs from the insects. Additionally, we provide conserved stretches of sequences flanking the rDNA cistrons that comprise the externally transcribed spacer regions (ETS) and part of the intergenic spacer region (IGS), including several repetitive motifs. Finally, we report the occurrence of retrotransposition in the nuclear large subunit rDNA, as R2 elements are present in the usual insertion points found in other arthropods. Interestingly, functional R1 elements usually present in the genomes of insects were not detected in the honey bee rRNA genes. The reverse transcriptase products of the R2 elements are deduced from their putative open reading frames and structurally aligned with those from another hymenopteran insect, the jewel wasp Nasonia (Pteromalidae). Stretches of conserved amino acids shared between Apis and Nasonia are illustrated and serve as potential sites for primer design, as target amplicons within these R2 elements may serve as novel phylogenetic markers for Hymenoptera. Given the impending completion of the sequencing of the Nasonia genome, we expect our report eventually to shed light on the evolution of the hymenopteran genome within higher insects, particularly regarding the relative maintenance of conserved rDNA genes, related variable spacer regions and retrotransposable elements