Трансформация экономических функций государства тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Трансформация экономических функций государства"

На правах рукописи &

ВОЛЧКОВ Сергей Александрович

ОПРЕДЕЛЕНИЕ И АНАЛИЗ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ РИБОСОМНОГО БЕЖА Ы ИЗ БАКТЕРИИ ТНЕЯМШ ТНЕШОРНИШ В КОМПЛЕКСЕ С ФРАГМЕНТОМ МАТРИЧНОЙ РНК ПРИ РАЗРЕШЕНИИ 2,6 А

03.00.02 - Биофизика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Пущино - 2006

Работа выполнена в Институте биофизики клетки РАН и Институте белка РАН

Научные руководители:

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Комаров Владислав Михайлович

доктор биологических наук, профессор Никонов Станислав Владимирович

доктор химических наук Инна Петровна Куранова

кандидат физико-математических наук Оксана Валернановна Галзитская

Ведущая организация:

Институт молекулярной биологии имени В.А. Энгельгардта РАН

Защита состоится 2006 года в /О часов на заседании

Диссертационного совета Д0(72.093.01 в институте теоретической и экспериментальной биофизики РАН по адресу: 142290, г. Пущино Московской области, Институтская ул., 3.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной библиотеке Путинского НЦБИ РАН

Автореферат разослан «/$_» 2006 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета, кандидат физико-математических наук

Н.Ф. Панина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ. Актуальность проблемы. Проблема регуляции экспрессии генов является одной из фундаментальных проблем молекулярной биологии. Экспрессия многих генов регулируется на уровне трансляции. Сбалансированный синтез рибосомных белков в бактериях и археях осуществляется именно этим способом. Гены рибосомных белков объединены в опероны и продукт одного из генов может репрессировать свой собственный синтез и синтез белков того же оперона. Белок-регулятор преимущественно встраивается в рибосом ну ю РНК, но при избыточном синтезе он связывается со специфическим участком в молекуле своей мРНК и мешает ее трансляции в рибосоме. Полагают, что для ряда рибосомных белков этот регуляторный связывающий участок на мРНК структурно подобен соответствующему участку связывания белка-репрессора на рРНК. Сродство белка к рРНК больше, чем к мРНК, что позволяет использовать механизм конкурентного связывания для регуляции синтеза белков данного оперона.

Исследования, посвященные выявлению деталей механизмов регуляции синтеза на уровне трансляции, интенсивно ведутся в течение достаточно длительного времени. Несмотря на то, что накоплен большой объем информации, полученной, в основном, биохимическими и генетическими методами, структурные детали этого механизма пока изучены плохо. Ранее были получены только структуры некоторых рибосомных белков-регуляторов в комплексе с фрагментами рибосомной РНК и в составе структуры рибосомы. Но поскольку конкурентный механизм регуляции синтеза основан на различии в сродстве белка-репрессора к рРНК и мРНК, для выяснения структурных основ регуляции необходимо также получение структуры комплекса этих белков с фрагментами мРНК. Актуальность нашей работы состояла в получении такой структуры регуляторного РНК-белкового комплекса атомарного разрешения и выяснении молекулярных деталей механизма репрессии.

Цель работы. Цель настоящей работы — определение пространственной структуры комплекса рибосомного белка Ы из бактерии ТИегти.ч ¡ИегторЬИш СЛЫЛ) со специфически связывающимся фрагментом мРНК из археи МеМапососсия \annielii (Муа), анализ взаимодействия компонентов комплекса и выявление структурных основ механизма регуляции синтеза этого белка.

Научная новизна. Впервые определена структура комплекса рибосомного белка ТШЬ1 с фрагментом мРНКМуа. Сравнительный анализ полученной

структуры и определенных ранее структур изолированного белка TthLl, изолированных белков L1 из других организмов, а также комплекса гомологичного белка L1 с фрагментом 23S рибосомной РНК позволил выявить на поверхностях белков и РНК структурно инвариантные участки, предположительно ответственные за их взаимное узнавание. Высказано предположение об определяющей роли домена II белка L1 в регуляции экспрессии генов своего оперона.

Апробация работы и публикации. Результаты работы были представлены на международных и Российских конференциях. По материалам диссертации опубликованы 4 статьи. Координаты атомов полученной модели комплекса L1-мРНК занесены в банк белковых структур RCSB Protein Data Bank (код 1ZHO).

Личный вклад автора. Участие в тестировании кристаллов комплекса на лабораторной рентгеновской установке. Обработка дифракционных данных, решение фазовой проблемы, построение и уточнение модели структуры комплекса, анализ кристаллической упаковки. Анализ полученной атомной модели комплекса, сравнение этой модели с известными структурами белка L1 в РНК-связанном и свободном состояниях.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов и списка литературы. Работа содержит 17 рисунков и 7 таблиц. Общий объем диссертации страниц. Список литературы включает/?}-источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Объект исследования. Рибосомный белок L1 - один из самых больших рибосомных белков. Его молекулярный вес - около 25 кДа. Независимо и специфически взаимодействуя с 23S рибосомной РНК, он составляет часть бокового выступа большой субчастицы рибосомы - так называемого L1-протуберанца. Этот подвижный выступ рибосомы, предположительно, является частью механизма, который в процессе трансляции высвобождает деацелированную транспортную РНК из рибосомы.

Известно, что в бактериях и археях белок L1 выступает также в роли белка-регулятора. Так, в Е. coli этот белок регулирует собственный синтез и синтез белка L11, а в археях, кроме того, синтез белков L10 и L12. Гены этих белков находятся в одном опероне с геном белка L1. Если количество белка L1 в клетке превышает количество свободной рибосомной 23S рРНК, белок связывается со специфическим участком в молекуле своей полицистронной мРНК, препятствует ее связыванию с малой субчастицей рибосомы и таким

образом ограничивает синтез белков своего оперона. При этом белок имеет примерно на порядок большее сродство к рРНК по сравнению с мРНК, хотя участки обеих РНК, ответственные за связывание, очень близки по нуклеотидной последовательности. Как только в клетке появляется свободная 23S рРНК, белок покидает мРНК, связывается с рРНК и синтез возобновляется. Так с использованием механизма конкуренции осуществляется обратная связь между количеством белка L1 в клетке и скоростью его синтеза рибосомой.

Гомологи белка L1 существуют в организмах из бактерий, архей и эукариот. Причем, было ранее показано, что бактериальные и архейные белки L1 функционально взаимозаменяемы как в рибосоме, так и при репрессии трансляции. В данной работе представлена структура комплекса рибосомного белка L1 из бактерии Thermus thermophilus (228 аминокислотных остатков) с 38-нуклеотидным специфичным фрагментом мРНК из Methanococcus vannielii.

Сбор и анализ дифракционных данных. Кристаллы комплекса TthLl-мРНК были получены C.B. Тищенко и Е.Ю.Никоновой в лаборатории структурных исследований аппарата трансляции ИБ РАН. Предварительное тестирование кристаллов проводилось с использованием лабораторной рентгеновской установки в группе структурных исследований рибосомных белков ИБ РАН. Набор дифракционных данных, использовавшийся для определения кристаллической структуры, был собран А.Д. Никулиным с одного кристалла методом вращения на синхротроне в Гамбурге (линия BW6 станции DESY, Гамбург, Германия) при температуре 100° К. Данные были обработаны при помощи программы XDS. В таблице 1 приведена статистика полученного набора данных.

Решение фазовой проблемы и построение модели. Фазовая проблема решалась методом молекулярного замещения. Процесс решения включал несколько этапов. Сначала с использованием известных структур белка L1 и его комплексов с РНК была построена стартовая поисковая модель. Несколько копий этой модели были должным образом расположены в независимой части ячейки кристалла, и полученная структура была использована для вычисления стартового набора фаз. Этот фазовый набор использовался в дальнейшем вместе с экспериментальным набором структурных амплитуд для построения карт электронной плотности. На основе построенных карт, уточнялась и исправлялась стартовая модель. Уточнение велось как в автоматическом режиме с использованием различных программ, так и вручную, на основе визуального анализа графического представления электронной плотности.

Таблица 1. Основные характеристики набора дифракционных данных, полученных от кристалла комплекса Ь1 -мРНК.

Группа симметрии Р2]

Параметры ячейки кристалла, (А, °) а=71.64, 6=101.90, с=\ 19.58

а—у= 90°,Р = 93.66°

Длина волны (А) 0.9792

Разрешение (А) 37.0-2.6 (2.76 - 2.6)

Общее число отражений 98817(16058)

Число уникальных отражений 50908 (8377)

Полнота набора (%) 96.2 (97.0)

Средняя избыточность 1.94(1.92)

1/а,(1)а 10.64 (4.56)

В скобках приводится значение величины в слое высокого разрешения. Построение поисковой модели.

Метод молекулярного замещения подразумевает использование структуры гомологичной и структурно-эквивалентной молекулы в качестве стартовой поисковой модели. Для построения поисковой модели были использованы ранее определенные структура изолированного белка "ПЫЛ и структура комплекса архейного белка Ы из М^Ъапососсиз}стпа5сЪи (М]аЬ1) с фрагментом мРНК. Аминокислотные последовательности архейного и бактериального белков имеют высокую степень гомологии (см. рис. 1). Кроме того, эти белки имеют очень схожую организацию вторичной и третичной структуры. Белок Ы является двухдоменным. На основе структурных и биохимических данных предполагалось, что в комплексе ТЧЫЛ-мРНК ориентация первого домена белка относительно мРНК должна быть такой же, как и в комплексе М]аЬ1-мРНК. Фрагменты же мРНК в комплексах ТЧЫЛ-мРНК и К^'аЫ-мРНК отличаются только на один нуклеотид. Поэтому в качестве стартовой поисковой модели использовались домен I структуры изолированного белка ТхЬЫ и мРНК из структуры комплекса М]аЫ-мРНК. Их относительная ориентация была выполнена путем наложения первого домена ТЧМЛ на первый домен Л^аЫ в структуре комплекса MjaLl-мPHK. Наложение было выполнено по Са-атомам остатков, образующих а-спирали и р-тяжи первого домена, а также остатков, предположительно формирующих узнающий модуль ( участок поверхности, ответственный за специфическое связывание с

РНК) на поверхности первого домена белка Ь1. Среднеквадратичное отклонение накладываемых атомов Са составило 1.3 А. На последующих этапах поиска использовалась также структура второго домена изолированного белка ТШЫ.

Tthll MjaLl

TthLl MjaLl

TthLl MjaLl

TthLl MjaLl

Рис 1. Выравнивание аминокислотных последовательностей белков TthLl и MjaLl. а-спирапи показаны цилиндрами, (5-тяжи — стрелками. Аминокислотные остатки, входящие в первый домен, выделены большими прямоугольниками. Светлыми прямоугольниками выделены аминокислотные остатки, Са-атомы которых использовались для наложения кристаллических структур.

Определение и уточнение структуры.

Отношение объема независимой части элементарной ячейки кристалла к молекулярному весу комплекса (параметр Мэтьюза) и анализ функции собственного вращения, полученной с помощью программы MolRep однозначно показали, что независимая часть ячейки содержит четыре копии комплекса, связанные двумя взаимно перпендикулярными осями второго порядка. Поиск положений стартовой модели в кристалле значительно усложнялся из-за недостаточной полноты стартовой модели и большого числа копий комплексов в элементарной ячейке кристалла. Наилучшие результаты были получены с помощью программы Phaser, в которой реализован метод

PKHGKRYRALLEKVDPNKIYTIDEAAHLVKELATAK-lFDEjTVEVHAKL-GIDPRRSDQNV

mdreallqavkearelakprn|ftqsfefiatlkeidmrkpenri

....................—— эд 40 "

6Q__ 70 „ 80_.._ 90 100 _ 110

1.1Ф "кш " [ft)

rgtvslphglgkqvrvlaiakgekikeaeeagadyvggeeiiqkildg.......wmdfd

ktev\|lphgrgkeakiavigtgdlakqaeelgl-tvirkeeieelgknkrklrkiakahd

50

60

70

120

130

140

80

. 150

avvatpdvmgavgsklgrilgprgllpnpkagtvgfnigeiireikagIri :rndktgai ffiaqadlmpligrymgvilgprgkmpkpv-pan-anikplverlk-kitv [ntrdkpyf

110 120 130 140 150 160

200.

. 210

,220

,hapraasfppekladnirafirale^hkpegakgtf,lrsvyvtttmgpsvrinphs;

■qvlvgInekmtdeqivdnieavinvvakkyekglyh- -ikdayvkltmgIpavkvkkekakkk

■■[•-■■■в вкр®^ . з>ТФ I 170................... 180.........igo" " 200 "*'"' .......

максимального правдоподобия применительно к задаче кристаллографического молекулярного замещения. С помощью этой программы были найдены положения всех четырех копий стартовой модели, удовлетворяющие некристаллографической симметрии и обеспечивающие отсутствие перекрытий контактирующих участков соседних молекул. Затем были найдены положения четырех копий второго домена белка. В результате была получена модель, заполняющая независимую часть элементарной ячейки и содержащая четыре копии комплекса.

Таблица 2. Статистические данные уточнения и окончательной модели.

Диапазон разрешения (Ä) 37.0-2.6 (2.76-2.60)

Число отражений, использовавшихся при уточнении 47974(7040)

R (%) 21.8(35.0)

Rfn-c (%) 28.1 (40.3)

Тестовый набор (%)

Число неводородных атомов 10515

Атомы белка 6968

Лтомы мРНК 3268

Молекулы воды 285

Ионы калия 4

Среднеквадратичное отклонение от стандартных значений:

1. длин связей (А) 0.008

2. валентных углов (°) 1.5

Среднее значение температурного фактора BfA2) 49.7

В скобках приводится значение величины в слое максимального разрешения К=£|Р0-РС|/Е Ио, где Р0 - экспериментальные значения структурных амплитуд, Рс - значения структурных амплитуд, рассчитанных по модели. Суммирование осуществляется по всем отражениям набора, за исключением случайно выбранных отражений, которые включены в тестовый набор и не участвуют в уточнении. Величина 1^гее характеризует тестовый набор и рассчитывается аналогично Я.

Фактор расхождения экспериментальных и рассчитанных по полученной модели структурных факторов (см. пояснение к таблице 2) на этом этапе составлял 48%, что считается приемлемым значением на данном этапе решения структуры. По полученной модели был рассчитан стартовый фазовый набор. С использованием экспериментальных амплитуд и этих модельных фаз была построена интерпретируемая карта электронной плотности. Она позволила исправить и уточнить модель и, в результате, построить полную модель всех четырех копий комплекса в асимметричной части элементарной ячейки.

Визуальный анализ электронной плотности, построение и ручная правка модели осуществлялись в программе молекулярной графики О. Помимо ручной правки модели, проводилось также ее автоматическое уточнение с использованием различных процедур в программе CNS. Было проведено несколько циклов ручной правки и автоматического уточнения модели.

Окончательная модель включает 912 аминокислотных остатков, 152 нуклеотида, 4 иона калия и 285 молекул воды. Модель обладает хорошими стереохимическими показателями, которые оценивались с помощью программы PROCHECK, и не содержит остатков, расположенных в запрещенных областях карты Рамачандрана. Координаты атомов окончательной модели занесены в банк структур Protein Data Bank (код 1ZHO). В таблице 2 приведены статистические данные уточнения и окончательной модели.

Анализ структуры комплекса TthLl-мРНК.

Общее описание кристаллической структуры комплекса TthLl-мРНК.

Независимая часть элементарной ячейки кристалла содержит четыре РНК-белковых комплекса. Ленточная модель комплекса представлена на Рис. 2а.

Рис. 1. (а) Модель одной га копий комплекса ТЛЫ-мРНК. (Ь) Модель белка Т>ИЫ га этого комплекса; а-спирали и Р-тяжи пронумерованы.

В независимой части элементарной ячейки комплексы образуют два димера. Комплексы в димере и димеры между собой связаны взаимно перпендикулярным осями некристаллографической симметрии второго порядка. В димере осуществляется имитация продолжения двойной спирали

мРНК: конец длинной спирали мРНК одного из мономеров стыкуется с тем же концом мРНК другого мономера.

Структура рибосомного белка ТМЫ в комплексе ТЧЫЛ-мРНК.

Белок ТШЫ является вытянутой молекулой, состоящей из двух структурно различных доменов, причем № и С-концевые части молекулы расположены в одном домене. На рисунке 2(Ь) показана ленточная модель этого белка, построенная по структуре одной из копий комплекса "ПМЛ-мРНК. Домен I имеет двухслойную структуру: антипараллельный (3-лист, состоящий из четырех Р-тяжей ((31, Р8, Р9, Р10) закрыт с одной стороны двумя а-спиралями (а2, а7), а другой стороной обращен к домену II и открыт для растворителя. М-концевая спираль а1 отделена от основной глобулярной части этого домена, а-спирали и р-тяжи первого домена соединены между собой семью петлевыми участками полипептидной цепи. Второй домен имеет трехслойную структуру с укладкой цепи по Россману. Домен содержит две спирали на каждой стороне трехтяжевого р-листа и имеет очень жесткую структуру. Домены соединяются между собой петлевым участком, состоящим из двух противоположно направленных полипептидных цепей разной длины.

Каждый из двух доменов содержит на своей поверхности кластер высококонсервативных аминокислотных остатков. Так, в первом домене - это остатки РЬе37, ТЬг40, С1и42, ТЬг217, Ме1218, в1у219. Они располагаются на поверхности четырехтяжевого р-листа, а также на примыкающих петлях а2-Р1 и Р9-Р10. Кластер второго домена включает остатки С1у132, Рго133, А^134, С1у135. Эти остатки входят в состав спирали а5 и примыкающей к ней петли а5-Р6.

Хотя четыре копии белка ТЛЫ, входящие в состав четырех комплексов в независимой части элементарной ячейки, топологически и структурно эквивалентны, они все же не идентичны. Структура доменов сохраняется во всех копиях, среднеквадратичное отклонение положений Са-атомов первого домена составляет около 0.5А, а для второго домена 0.6 А. Кроме того, различна взаимная ориентация доменов: углы поворота домена II относительно домена I в разных копиях отклоняются от среднего значения примерно на 5°.

Структура 38-11уклеотидного фрагмента мРНК в комплексе ТЧМЛ-мРНК.

Структура 38-нуклеотидного фрагмента мРНК стабилизируется стекинг-взаимодействиями (рис.3) и сетью водородных связей. мРНК формирует две двойные спирали А-типа, которые практически перпендикулярны друг другу. Первая спираль (фрагменты с 1 по 10 и с 29 по 38 нуклеотид) имеет длину 10

пар оснований и продолжается с одной стороны неканонической хугстеновской парой A28:G11. Вторая спираль короче и состоит из трех пар оснований (G20:C15, C21:G14, C22:G13). С одной стороны эта спираль замкнута петлей из четырех нуклеотидов. В районе нуклеотида G13 остов РНК резко изгибается (приблизительно на 90°). Этот поворот стабилизируется обширной сетью водородных связей, в которые вовлечены несколько атомов оснований. Нуклеотиды ответственные за соединение двух спиралей (G10, Gil, А12, G13, С22, G23, А28, С29) высококонсервативны и формируют уникальную структуру, скрепленную локальными водородными связями, а также связями с дальними по последовательности нуклеотидов участками.

а) Ь)

Рис 3. Иллюстрация трехмерной структуры фрагмента мРНК одной га копий комплекса. (а) Модель сахарофосфатного остова. Черным цветом выделены петлевые участки, серым —участки, входящие в состав спиралей. (Ь) Схематическая ычлюстрация пространственной организации фрагмента мРНК. Нумерация нуклеотидов приведена в соответствии с нумерацией в РВВ-файле.

Три из четырех молекул мРНК в независимой части ячейки имеют хорошо совпадающие друг с другом структуры. Так, среднеквадратичное отклонение положений атомов фосфора этих молекул составляет меньше 0.5А. Четвертая же копия молекулы мРНК существенно отличается структурой длинной спирали. В этой молекуле четыре пары нуклеотидов с открытого конца длинной спирали (01:С38, С2:С37, СЗ:СЗб, А4:Ш5), а также нуклеотиды 5-9 заметно смещены по отношению к соответствующему участку в других трех

молекулах мРНК, причем максимальное расхождение положений атомов фосфора составляет 4.2А. Тем не менее, позиции нуклеотидов уникальной структуры полностью совпадают во всех комплексах (среднеквадратичное отклонение атомов фосфора составляет о.з А).

РНК-белковые взаимодействия.

Сеть РНК-белковые водородных связей практически идентична во всех четырех копиях комплекса ТШЫ-мРНК (см. таблт$> 3). Взаимодействия с нуклеотидами, которые не являются частью МуаЫ мРНК (нарисунке 3(Ъ) они выделены курсивом), были исключены из рассмотрения. В образование РНК-белковых водородных связей вовлечены, в основном, нуклеотиды длинной спирали. Кроме того, водородные связи с белком образуют один нуклеотид из короткой спирали (в 10) и один нуклеотид (А2б) из ассиметричной петли. Фрагмент мРНК контактирует с белком в основном сахарофосфатным остовом: только две водородные связи образуются основаниями нуклеотидов С7 и вЮ. Таблица 3. РНК-белковые водородные связи в комплексе ТШЫ-мРНК.

Остаток Связь Нуклеотид Длина связи а, А Доступность2'1', А2

ШвЗ Ш1-01Р изо 2.73 0/5

Туг7 0Н-01Р Ш1 2.55 12/8

ЬуБЗб Ы-01Р С14 2.97 0/4

ТЬг40 001-02Р С11 2.81 0/12

С1и42 0Е2-02' ею 2.62 0/0

1^46 иг-ог' АЗЗ 3.02 13/0

Ьув70* ж - 02Р ей 3.15 20/11

АгЁ134* N111 -02Р А26 3.36 21/7

инг - огр 2.94 29/7

А$р166 002 -N2 й7 3.02 0/0

ТЬг168 Ов1 - 02' АЗЗ 2.78 0/0

О-02' 3.14 0/0

Бег211 00-01Р АЗЗ 2.88 0/13

Т1"1г217 001-02' бЮ 2.93 0/0

0 -N2 3.37 0/0

Ме1218 Б-02' С29 3.45 0/0

01у219 0-02' изо 2.83 0/0

Эег221 0в-01Р С32 2.74 10/21

3 Среднее значение для четырех копий комплекса.

'' Показана доступность растворителю обоих атомов, формирующих водородную связь. * Остатки, вовлеченные в образование водородной связи только в двух копиях комплекса.

За исключением Argl34, все аминокислотные остатки, образующие водородные связи с РНК, принадлежат первому домену белка TthLl. Большинство из них расположены на слегка вогнутой поверхности, образуемой четырехтяжевым Р-листом, и на примыкающих петлях. В результате небольшой разницы в раскрытии междоменной полости в копиях комплекса меняется расстояние между двумя кластерами консервативных остатков, принадлежащих разным доменам. Кластер первого домена участвует в связывании РНК во всех четырех копиях комплекса. Единственный контакт второго кластера с РНК осуществляется за счет боковой цепи Argl34, причем это имеет место только в двух копиях комплекса, в которых раскрытие междоменной полости уменьшается настолько, что Argl34 способен образовать водородную связь с фосфатной группой нуклеотида А60.

Во всех четырех копиях комплекса TthLl-мРНК в участке связывания белка с РНК обнаружен ион калия. Присутствие этого иона особенно интересно, так как он недоступен растворителю, а его положение координируется шестью атомами белка и РНК в первой координационной сфере. Это атомы кислорода трех аминокислотных остатков первого кластера консервативных остатков (Glu42, Thr216, Thr217), а также два нуклеотида из фрагмента мРНК (U30 и U31).

Сравнение структур белка TthLl в связанном с мРНК и свободном состоянии.

Структуры доменов белка TthLl, за исключением нескольких подвижных петель, при связывании с мРНК не претерпевают существенных изменений. Помимо упомянутых смещений петлевых участков, также имеет разные положения и начало тяжа р7. Аминокислотные остатки N-концевой спирали al очень подвижны, поэтому структура этого участка не была определена для изолированного белка TthLl. В комплексе же эта спираль зафиксирована за счет взаимодействий с мРНК, поэтому электронная плотность этого участка была хорошего качества и позволила построить полную модель белка. При наложении первых доменов структур свободного и связанного белков TthLl среднеквадратичное отклонение положений Са-атомов составляло около 0.5Á. При наложении исключались подвижные петли и спираль al. Для вторых доменов эта величина составляет 0.6Á.

Наиболее существенное изменение в структурах изолированного и РНК-связанного белков TthLl наблюдается во взаимном положении доменов. В комплексе белок принимает открытую конформацию, которая ранее наблюдалась в архейных белках L1. При этом происходит поворот домена II

относительно домена I на угол около 75° вокруг оси, расположенной вблизи Са атома 161 изолейцина, примерно перпендикулярной (3-тяжам второго домена, и параллельной плоскости его (3-листа.

Рис. 4. Наложение структур белка ТЛИ в свободном (модель серого цвета) и РНК-связанном (модель черного цвета) состояниях. При переходах между открытой и закрытой конформацией домен II вращается вокруг оси, которая обозначена черным кружком, стрелкой указано направление перехода.

Сравнение структуры белка Ы из комплекса ТЧЫЛ-мРНК с известными структурами белка Ы из различных организмов.

Белок ТЛИ — единственный представитель бактериальных белков Ы, пространственная структура которого известна. Все остальные белки Ы, структуры которых определены - из царства архей. Это изолированные белки Ь1 из МеЛстососсш¿аппазсЪи (М]аЫ) и из Ме&апососст ¡ЪегтоГйко^орЫсш (МЛЫ), а также связанные с РНК белки Ы из Би1/о1оЬи.ч ас1с1оса!с/аг1из (БасЫ) и \feihanococcus)аппа$с}ш.

Архейные и бактериальные белки имеют высокую степень гомологии аминокислотных последовательностей. Результатом этого является схожие вторичные структуры и практически одинаковая топология укладки элементов вторичной структуры внутри доменов. Так, среднеквадратичное отклонение положений Са-атомов при подоменном наложении структур ТЛЫ и \1thLl или М)'аЫ составляет около 3 А. Однако между структурами есть существенные

N

различия. Все структуры архейных белков имеют одинаковую междоменную ориентацию (при наложении по Са-атомам всех остатков среднеквадратичное отклонение положений этих атомов составляет менее 2А). Конформация же белка ТЛЫ из комплекса ТЛЫ-мРНК, хотя и является открытой, все же несколько отличается от конформации у архейных белков. Кроме того, у архейных белков \ljaLl и МЛЫ аминокислотные последовательности с Ы-конца короче на 16 остатков, а у БасЫ - на 14 остатков, чем у белка ПЫЛ. Это приводит к исчезновению спирали а1, которая несколько отстоит от глобулярной части молекулы белка ТЧЫЛ. Еще одно отличие наблюдается в петле соединяющей спираль а4 и |35 (по номенклатуре белка "ПЫЛ). В последовательностях белков Ы из архей она длиннее и содержит вставку из семи остатков, которые формируют во втором домене дополнительную спираль а4 (по номенклатуре архейных белков Ы).

Две конформации белка "ПЫЛ. Белок ТЧЬЫ должен принять открытую конформацию, чтобы связаться с РНК.

Анализ кристаллической структуры изолированного белка "ПЫЛ показал, что в свободном состоянии белок Ы находится в закрытой конформации, при которой домены белка сближены настолько, что кластеры консервативных аминокислотных остатков (потенциальные области связывания с РНК) оказались недоступными для взаимодействия с РНК. В мутантном белке ТЧЫЛ с заменой Бег] 79Су5 произошло смещение доменов, в результате чего структура белка приоткрылась подобно раковине примерно на 7°, однако, эту структуру можно рассматривать как вариант закрытой конформации, т.к. кластеры консервативных остатков по-прежнему остались недоступными для взаимодействия с РНК. Следует отметить, что область междоменного контакта у "ПЫЛ необычно мала и занимает лишь примерно 4% от общей поверхности каждого из доменов. В других белках аналогичного размера во взаимодействия между доменами вовлекается от 18 до 29% их поверхности. Поскольку контакты между доменами слабы, а их количество мало, принципиально они не мешают междоменной подвижности и раскрыванию молекулы белка, что и было показано на структуре мутантного белка ТЛЫ. На основе этих наблюдений было ранее сделано предположение, что связывание белка "ПЫЛ с РНК может происходить только в том случае, когда белок находится в открытой конформации, при которой кластеры консервативных остатков доступны для молекул РНК. Полученная структура комплекса ТЧЫЛ-мРНК показала, что, действительно, белок "ПЫЛ принимает открытую конформацию

при образовании комплекса с мРНК. Более того, четыре копии белка ТШЫ в кристалле комплекса "ПЫЛ-мРНК демонстрируют существование немного отличающихся версий открытой конформации.

В отличие от ТЛИ кристаллические структуры изолированных архейных белков М|аЬ1 и МШЫ демонстрируют открытую конформацию. Эта конформация подобна той, которую белок имеет в комплексе М]аЫ-мРНК, и в ней контакт между доменами отсутствует, а потенциальные области связывания на поверхности белка оказываются доступными для молекул РНК. Это означает, что несвязанные архейные белки уже готовы к взаимодействию с РНК, а изолированный белок ТШЫ должен сначала сделать переход из неактивной закрытой конформации в активную, прежде чем он сможет связаться с РНК. Скорее всего, конформация белков Ы в несвязанном состоянии флуктуирует между открытой и закрытой формами, которые находятся в статистическом равновесии. Разница между архейными белками и белком ТХИЫ - в вероятности быть в той или другой конформации. Для М]аЬ1 и М&Ы наиболее вероятна открытая конформация, для ТШЬ1 — закрытая. Эти предположения хорошо согласуются с данными по кинетике связывания РНК архейными и бактериальными белками Ь1. По этим данным, скорость ассоциации белка "ПЫЛ с РНК больше чем на порядок меньше скорости ассоциации архейного белка МЛН.

Сравнение регуляторных и рибосо.много комплексов.

Ранее была определена структура архейного регуляторного комплекса MjaLl-мPHK с разрешением 3.4А. Разрешение модели не позволило провести удовлетворительный анализ РНК-белковых взаимодействий в этом комплексе, но общие черты взаимодействия были все-таки выявлены. В обоих известных на данный момент регуляторных комплексах Ы-мРНК контакт белка с мРНК осуществляется, в основном, посредством аминокислотных остатков первого домена. В рибосомном же комплексе 8асЫ-рРНК во взаимодействии с рРНК участвуют оба домена белка. В комплексе М,)а1Л-мРНК второй домен также вовлечен во взаимодействие с мРНК, но число контактов существенно меньше, чем в рибосомном комплексе. В комплексе ТШЫ-мРНК только один остаток второго домена, А^134, контактирует с мРНК, причем это имеет место только в двух копиях комплекса, в которых раскрытие междоменной области меньше чем в других двух копиях. Различие в количестве контактов между мРНК и вторым доменом белка в регуляторных комплексах ТАЫ-мРНК и М]аЫ-мРНК связано с тем, что во втором домене архейного белка MjaLl есть

дополнительная спираль (а4) которая отсутствует в бактериальном белке ТЛЫ. Остатки именно этой спирали участвуют во взаимодействии с мРНК.

Причина того, что имеется существенная разница в количестве контактов второго домена белка Ы с РНК в регуляторных и рибосомном комплексах, заключается в отсутствии структурного участка из двух петель в молекуле мРНК (рис.5). В рибосомной РНК два нерегулярных участка рРНК (петли А и В) взаимодействуют друг с другом, и контакт второго домена с рРНК в рибосомном комплексе осуществляется как раз с этим сложным структурным участком. В мРНК же один из этих участков отсутствует, а второй сильно укорочен. Следует отметить, что взаимодействие второго домена с рРНК осуществляется остатками кластера строго консервативных остатков. Несмотря на указанные отличия в обеих РНК имеются длинная и короткая спирали, которые практически перпендикулярны друг другу и содержат инвариантный уникальный участок в месте сочленения этих спиралей. Нуклеотиды, образующие этот структурно инвариантный участок, выделены жирными линиями на рисунке 5(а), обведены контуром на рисунке 5(Ь), а на рисунке 5(с) представлено наложение этого участка из структур фрагментов рРНК и мРНК.

Именно этот структурно инвариантный участок и распознает белок Ы на рибосомной и матричной РНК. Ранее было сделано предположение, что со стороны белка ключевая роль в специфическом узнавании участка связывания на РНК принадлежит консервативным аминокислотным остаткам, которые образуют недоступные растворителю водородные связи с РНК и формируют инвариантные структуры на поверхностях свободных и РНК-связанных белков. Сравнение рибосомного и регуляторного комплексов белка Ы выявило пять таких аминокислотных остатков (ТЬг40, С1и42, ТЬг217, Ме1218, 01у219). Они участвуют в образовании шести идентичных РНК-белковых водородных связей в обоих комплексах (таблица 5).

Ь)

Рис. 5. а) Схематическая иллюстрация пространственной организации фрагмента мРНК (слева) из комплекса ТЛЫ-мРНК и фрагмента рРНК из комплекса БасЫ-мРНК. Нуклеотиды, которые связаны водородными связями с остатками, ответственными за узнавание РНК, выделены серым фоном. Жирными линиями выделены консервативные нуклеотиды, образующие структурно инвариантный участок. Ъ) Наложение структур фрагментов мРНК (показан черным) и рРНК (показан серым) по фосфорам консервативных остатков инвариантного участка (обведен контуром), (с) Детальное изображение наложения инвариантных участков структур мРНЩчерный) и рРНК(серый). Нумерация нуклеотидов мРНК приведена в соответствии с номенклатурой мРНк

Таблица 5. 1.1-РНК водородные связи, присутствующие, как в регуляторном, так и в рибосомном комплексах. Нумерация нуклеотидов мРНК приведена в соответствии с номенклатурой

тлы-мрнк БасЫ-рРНК

Связь белок -мРНК Длина связи,А Связь белок-238 рРНК Длина связи,А

ТЬг40 СЮ1-02Р в34 2.81 Бег29 сю-огр 02125 2.77

в1и42 ОЕ2 - 02' взз 2.62 01и31 0Е2-02' 02124 2.86

ТЪг217 СЮ1 -021 взз 2.93 ТЬг208 ОС1 -02' 02124 2.84

3.37 О-N2 3.22

Ме1218 Б-ог' С63 3.45 Ме1209 Э — 02' С2174 3.29

С1у219 0-02' иб4 2.83 С1у210 О -02' С2175 2.68

Со стороны РНК в образование этих связей вносят вклад четыре нуклеотида, причем три из них входят в состав консервативного структурно инвариантного участка. Аминокислотные остатки и нуклеотиды, формирующие три упомянутые водородные связи, показаны на рисунке б(а). Помимо указанных аминокислотных остатков особый интерес представляет строго консервативный остаток РЬе37, который хотя и не образует водородные связи с атомами РНК, но во всех имеющихся комплексах закрывает доступ растворителя в область РНК-белкового интерфейса и тем самым обеспечивает стабильность комплекса. Аминокислотные остатки, образующие недоступные растворителю консервативные водородные связи и фенилаланин 37 формируют конформационно стабильный участок белковой поверхности, который, по-видимому, отвечает за специфическое узнавание комплементарной ему поверхности РНК (рис. б(Ь)).

а) Ь)

Рис 6. (а) Участок карты электронной плотности в области РНК-белкового интерфейса. Показаны водородные связи, недоступные растворителю. (Ь) Наложение РНК-узнающих модулей белков Н из разных организмов.

Сравнение комплексов Ы-рРНК и Ы-мРНК показало, что во взаимодействиях с РНК в рибосомном комплексе участвуют оба домена, тогда как в регуляторном — только домен I. Контакты с РНК, формируемые этим доменом, практически одинаковы в обоих комплексах, и поэтому можно предположить, что белку Ы достаточно его одного, чтобы образовать стабильные комплексы как с рРНК, так и с мРНК. Однако гипотетический однодоменный белок 1Л, скорее всего, должен обладать практически одинаковым сродством к обеим РНК, что делает невозможным его функционирование в качестве белка - регулятора.

Вероятно, появление в результате эволюции белком Ы второго домена и двух длинных петель в рибосомной РНК решило проблему регуляции. Образование дополнительных контактов вторым доменом белка Ы со структурой, образованной петлями рибосомной РНК, приводит к увеличению сродства Ы к рРНК по отношению к мРНК, что является необходимым условием регуляции синтеза с использованием механизма конкуренции. Таким образом, можно предположить, что способность белка Ы регулировать синтез белков своего оперона появилась в результате коэволюции белка и РНК,

выводы.

1. Определена и уточнена с разрешением 2.6Â структура гибридного регуляторного комплекса рибосомного белка L1 из бактерии Thermus thermophilus с 38-нуклеотидным фрагментом мРНК из археи Methanococcus vannielii. Показано, что плотный контакт с мРНК образует только домен I белка L1, домен II в связывании мРНК практически не участвует.

2. Показано, что в комплексе взаимное положение доменов соответствует открытой конформации, найденной в архейных белках L1, тогда как в свободном белке домены находятся в закрытой конформации.

3. Проведен сравнительный анализ структуры белка L1 из комплекса TthLl-мРНК с известными структурами белков L1 из разных организмов, в связанном с РНК и свободном состоянии. Показано, что в области РНК-белкового контакта имеется структурно инвариантный участок, образованный строго консервативными остатками. Выдвинуто предположение, что этот участок может быть ответственным за узнавание РНК белком L1.

4. Показано, что более высокое сродство белка L1 к рРНК по сравнению с мРНК, необходимое для регуляции синтеза этого белка с использованием механизма конкуренции вызвано дополнительными связями домена II этого белка с петлей В 23S рРНК, которая отсутствует в мРНК.

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1. N. Nevskaya, S. Tishchenko, S. Volchkov, V. Kljashtorny, E. Nikonova, O. Nikonov, A. Nikulin, C. Kôhrer, W. Piendle, R. Zimmermann, P. Stockley, M. Garber, S. Nikonov. New Insights into the Interaction of Ribosomal Protein L1 with RNA. J. Mol. Biol. 2006, 355: 747-759.

2. S. Tishchenko, E. Nikonova, A. Nikulin, N. Nevskaya, S. Volchkov, W. Piendle, M. Garber, and S. Nikonov. Structure of ribosomal protein Ll-mRNA complex at 2.1 Â resolution. Common features of crystal packing of Ll-RNA complexes. Acta. Cryst. 2006, D62 (doi:10.1107/S0907444906041655)

3. C.A. Волчков. Метод максимального правдоподобия в кристаллографическом молекулярном замещении на примере решения структуры кристалла РНК-белкового комплекса. Сборник научных трудов конференции «Математика. Компьютер. Образование.», 2006, 13. (принято в печать)

4. Е.Ю. Никонова, С.А. Волчков, В.Г. Кляшторный, C.B. Тищенко, О.С. Костарева, H.A. Невская, О.С. Никонов, А.Г. Габдулхаков, А.Д. Никулин, Н.Л. Давыдова, В.А. Стрельцов, М.Б. Гарбер, C.B. Никонов. Кристаллические структуры мутантных форм рибосомного белка LI. Молекулярная биология, (принято в печать)

5. С.А. Волчков, В.Г. Кляшторный, О.С. Никонов, C.B. Тищенко, О.С. Костарева, Е.Ю. Никонова, М.Б. Гарбер. Структура комплекса рибосомного белка LI Thermus thermophilus с фрагментом мРНК Methanococcus vannielii. XVII зимняя молодежная научная школа, Москва, Россия, 2005, Тезисы докладов и стендовых сообщений, стр. 36.

6. С.А. Волчков, В.Г. Кляшторный, C.B. Тищенко, О.С. Костарева, Е.Ю. Никонова, H.A. Невская, C.B. Никонов. Выделение функционально-важных участков на поверхности регуляторного комплекса Ll-мРНК. 9-я Международная Пущинская школа-конференция молодых ученых, Пущино, Россия, 2005. Сборник тезисов, стр. 13.

7. Е. Nikonova, N. Nevskaya, S. Tishchenko, S. Volchkov, V. Kljashtorny, О. Nikonov, A. Nikulin, О. Platonova, W. Pindl, R. Zimmermann, M. Garber, S. Nikonov. Ribosomal protein LI recognizes the same specific structural motif in its assembly site on 23S rRNA . Murnau, Germany, 2005. Abstracts, p.58.

8. С. А. Волчков, В.Г. Кляшторный, О.С. Костарева, Е.Ю. Никонова, C.B. Никонов, H.A. Невская. Применение вычислительных методов в кристаллографии макромолекул на примере решения кристаллической структуры комплекса рибосомного белка LI с фрагментом мРНК. XIII конференция «Математика. Компьютер. Образование.», Дубна, Россия, 2006. Сборник тезисов, стр. 199.

9. С.А. Волчков, В.Г. Кляшторный, О.С. Никонов, C.B. Тищенко, О.С. Костарева ,Е.Ю. Никонова, H.A. Невская, C.B. Никонов, М.Б. Гарбер. Изучение РНК-связывающих свойств рибосомного белка LI. Структурные аспекты регуляции трансляции. XIII зимняя молодежная научная школа, Москва, Россия, 2006. Тезисы докладов и стендовых сообщений, стр. 6.

Заказ №137/11/06 Подписано в печать 15.11.2006 Тираж 100 экз. Усл. п.л. 1,25

ООО "Цифровичок", тел. (495) 797-75-76; (495) 778-22-20 www.cfr.ru; е-таИпп/о@с/г.ги

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидата экономических наук, Гривко, Алексей Викторович

Введение.

1 Теория и методология исследования экономических функций государства.

1.1 Природа экономических функций государства в контексте эволюции его роли.

1.2 Экономические функции государства как субъекта регулирования экономики.

1.3 Функции государства как хозяйствующего субъекта.

2 Природа и формы реализации функций государства в разных типах экономических систем.

2.1 Эволюция экономических функций государства в рыночно-капиталистической системе хозяйствования.

2.2 Особенности экономических функций государства в административно-командной системе.

3 Экономические функции в период радикальных трансформаций российского общества.

3.1 Социально-экономические трансформации как предпосылка изменения функций государства.

3.2 Основные направления трансформации экономических функций государства.

Диссертация: введение по экономике, на тему "Трансформация экономических функций государства"

Актуальность исследования. Роль государства в переходной экономике чрезвычайно велика. Только при помощи сильных государственных институтов власти можно осуществить стратегический поворот, провести кардинальные преобразования, не вызвав социальных потрясений. Нынешний этап социально-экономического развития отличается особой сложностью и неопределённостью. Идет крутая ломка общественных, экономических отношений. Демонтируется старый хозяйственный механизм и создаётся структура и инфраструктура рынка. Государство в этом случае выполняет целый ряд функций, необходимость которых определяется вектором самих радикальных трансформаций. Специфика функций государства переходного общества и экономики всецело предопределяется конечной целью трансформации - создать качественно иную модель социально-экономического устройства и ценностных ориентаций.

В связи с этим актуальность исследования определяется тем, что в условиях трансформационных процессов и перехода от системы централизованного планирования и управления к рыночной экономике объективно требуются адекватные целенаправленные действия со стороны государства, выполняющего в этих условиях, помимо функций общего порядка, характерных для устоявшейся, стабильной государственно-политической системы и смешанной экономики, целый ряд специфических функций, призванных обеспечить, как можно менее болезненный переход к рыночной экономике.

В то же время, актуальность исследования данной проблемы обусловлена несовпадением интересов бизнеса с интересами граждан, общества и государства. Противоречивость интересов в экономике, где действуют огромное количество самостоятельных субъектов хозяйствования, свидетельствует о том, что рыночный механизм саморегулирования не срабатывает, дает сбой или функционирует неэффективно, что, в свою очередь, обуславливает необходимость вмешательства государства в экономику.

Все это придает исследованию теоретических основ трансформации экономических функций государства в современных условиях особую актуальность.

Степень разработанности проблемы. В настоящее время в экономической литературе накоплен достаточный фонд знаний для постановки и разработки данной проблемы. В процессе эволюции экономической мысли, менялись представления о роли государства в экономике, обосновывалась необходимость возрастания, либо сокращения экономических функций государства.

Первые систематические исследования влияния государства на экономику связаны с работами представителей меркантилисткой школы - А.Монкретьена, В.Стаффорда, Т.Мана, А.Серра, А.Геневеза, Кольбера, Дж.Ло. Несмотря на то, что меркантилизм не представлял собой целостной экономической теории, но его авторы уже рассматривали различные аспекты роли государства в экономике.

Физиократы - Ф.Кенэ, Ж.Тюрго, - выступая против вмешательства государства в процессы производства и торговли, видели за ним следующие функции: сохранение «естественного порядка»; создание предприятий общественного характера (дороги, каналы и т.д.); допущение ссуд только в сельское хозяйство, так как ссуды в индустрию или торговлю бесплодны; выполнение фискальной функции по отношению к классу земледельцев, создающему чистый продукт; способствование распространению всеобщего образования.

Основатели классической политической экономии - В.Пегги, Дж.Локк, Д.Юм, А.Смит, Д.Рикардо, - признавали за государством функции: отправление правосудия и защита страны; создание и содержание полезных для общества малоприбыльных предприятий; ограничение свободы банков и установление размера процента; постепенное введение ограниченного количества пошлин для обеспечения равных условий конкуренции отечественных и иностранных предпринимателей для того, чтобы не лишать при этом множество людей работы и средств к существованию; введение чисто фискальных пошлин на товары самого широкого потребления для компенсации потерь казны в связи с введением принципов свободной торговли; введение множественного налога на все источники дохода.

Последователи идей Смита и Рикардо, - Ж.Б.Сей, Дж.Милль, а также С.Оверстон, Р.Торренс, Т.Тук, У.Ньюмарч, Дж.Фуллартон, - требовали вмешательства государства в денежное обращение посредством точного установления предельного количества металлических денег в обращении.

Основоположник неомеркантилизма, предшественник исторической школы, Ф.Лист, критикуя Смита и Рикардо, утверждал, что для различных исторических периодов и для различных наций существуют специфические закономерности, определяющие полезность увеличения либо уменьшения экономических функций государства.

Ф.Гарвес, а также Б.Улин и Э.Линдаль впервые заговорили о необходимости планирования государством общественных работ на протяжении длительного времени для возрастания покупательной способности общества и оживления деловой активности.

Представитель теории благосостояния А.Пигу теоретически обосновал необходимость государственного вмешательства в экономику «провалами рынка».

Обоснование системы прямого вмешательства государства во все сферы экономической деятельности было сделано Дж.М.Кейнсом, который выявил необходимость усиления регулирующих функций государства, вплоть до полного его диктата в экономике в период кризисных ситуаций.

Представители неокейнсианской школы - Д.Хикс, А.Хансен, П.Самуэльсон, Дж.Робинсон, А.Ларнер,- рассматривали активизацию функций государства в области финансовой политики.

Автор монетаристской концепции М.Фридмен, а также его последователи А.Шварц, К.Бруннер, А.Мельцер, Д.Лейдлер, Р.Селден, Ф.Кейган выступали за ограничение экономических функций государства, признавали за ним роль лишь субъекта регулирования денежной массы.

Совсем иной взгляд на проблему роли государства в экономике у представителей институционализма - Т.Веблена, У.Митчелла, Дж.Коммонса и их последователей Р.Коуза, Д.Норта, О.Уильямсона. Несмотря на то, что взгляды представителей институциональной школы не отличались однородностью, они сходились на необходимости анализа функций государства не только с чисто экономической, но и с социально-политической стороны.

Институциональный подход, в определенной степени применялся при рассмотрении проблем взаимодействия государства и рынка в трудах отечественных ученых И.Т.Посошкова, С.Н.Булгакова, П.В.Струве, М.Н.Туган-Барановского, А.В.Чаянова и др.

Российские представители современной институциональной теории -А.А.Аузан, Р.М.Нуреев, А.Н.Олейник, В.М.Полтерович, В.Л.Тамбовцев,

A.Е.Шаститко и др. исследуют систему институтов, включая государство, соответствующих различным типам экономических систем.

Различные аспекты российской трансформации как самой экономики, так и функций государства в переходный период раскрываются в работах Л.И.Абалкина, А.В.Бузгалина, С.Н.Булганиной, Л.Евстигнеевой, Р.Евстигнеева,

B.Л.Иноземцева, А.И.Колганова, Я.Корнаи, В.May, А.Нестеренко, Ю.Ольсевича, Дж.Стиглица, Б.Шаванс, Л.Якобсона, Е.Ясина, и др.

Однако изменения, происходящие в системе экономических функций государства в современных условиях, теоретически недостаточно осмыслены. Требует более полного анализа система функций государства как экономического субъекта. Актуальность и недостаточная проработанность данного вопроса обусловили цель, основные задачи, а также структуру работы.

Цель диссертационного исследования состоит в анализе функций государства с точки зрения его природы как экономического субъекта, а также изменения этих функций в период радикальной трансформации российской хозяйственной системы.

Поставленная цель определила необходимость решения в работе следующих задач:

- раскрыть и разграничить содержание таких категорий как «роль государства в экономике», «функции государства в экономике», «экономические функции государства»;

- показать различия экономических функций государства как хозяйствующего субъекта и как субъекта регулирования;

- определить особенности экономических функций государства и способы их реализации в различных типах экономических систем;

- выявить характер функций государства и степень их выполнения в процессе социально-экономических трансформаций в системе хозяйствования;

- определить направления трансформации экономических функций в переходный период.

Область исследования: 1.1 Политическая экономия: роль и функции государства и гражданского общества в функционировании экономических систем. 1.4 Институциональная и эволюционная экономическая теория.

Объектом исследования является деятельность государства в экономике в разных типах хозяйственных систем.

Предметом исследования являются социально-экономические отношения между хозяйствующими субъектами, в процессе реализации государством его экономических функций.

Теоретической основой исследования послужили фундаментальные положения экономической теории, монографии и научные статьи современных российских и зарубежных авторов, представляющих разные школы и направления экономической науки, раскрывающие роль государства в рыночной и трансформационной экономике.

Методологической основой исследования являются принципы системного подхода и диалектики (единства исторического и логического, восхождения от абстрактного к конкретному, развития через противоречия); использовались методы формальной логики (анализ и синтез, индукция и дедукция, абстракция, обобщение и т.д.), а также методы общеэкономического анализа (например, статистические методы). Результаты диссертационного исследования обоснованны и систематизированы на основе сочетания теоретических обобщений и эмпирического анализа экономических явлений.

Информационной базой исследования послужили монографии и научные статьи отечественных и зарубежных авторов, законодательные и нормативные акты РФ, данные Федеральной службы государственной статистики РФ, материалы периодической печати и сети Интернет, справочная литература.

Основные положения диссертационного исследовании, выносимые на защиту:

1. Природа функций государства как экономического субъекта носит двойственный характер. Государство в системе рыночно-капиталистических отношений, будучи экономическим субъектом, выступает одновременно как субъект регулирования и как субъект хозяйствования. При этом роль государства в экономике реализуется через функцию хозяйствования государство как хозяйствующий субъект) и функцию регулирования (государство как субъект регулирования экономики). Будучи субъектом хозяйствования, государство выступает собственником ресурсов и осуществляет хозяйственную деятельность, а как субъект регулирования -непосредственно влияет на поведение других хозяйствующих субъектов.

2. Функции регулирования (государство как субъект регулирования экономики) в первую очередь характеризуется тем, что государство с помощью законодательной, исполнительной и судебной ветвей власти (создавая соответствующие институты) структурирует и согласовывает взаимодействия всех членов общества и социальных групп. В том числе и в экономической сфере, поддерживая порядок внутри государства и в интересах всех своих граждан. Государство формирует правовые рамки функционирования экономики и гарантирует исполнение принятых законов и других правовых актов (обеспечение прав собственности, условий выполнения контрактов и т.д.)! Таким образом, государство обеспечивает правовые рамки различных видов трансакций в экономике (сделок, управления, рационирования).

Функция хозяйствования (государство как хозяйствующий субъект) непосредственно отражает производственную деятельность государства, которая осуществляется на базе государственного сектора экономики. В отличие от частного предпринимателя государство ориентируется не только на получение прибыли, но и на эффективное функционирование экономики в целом и на развитие общества.

3. В соответствии с предложенным «нишевым» подходом к функциям государства как хозяйствующего субъекта, государство и рынок берут на себя выполнение лишь тех функций, которые они могут реализовать самым эффективным образом. Социально-экономическую основу деятельности государства как хозяйствующего субъекта составляет государственная форма собственности на средства и результаты производства, интеллектуальные объекты, финансовые инструменты. Государственная собственность, на наш взгляд, выражает объективные экономические отношения между государством (в лице его институтов), менеджерами и работниками по присвоению средств производства, интеллектуальных продуктов, финансовых инструментов, направленных на удовлетворение определенных потребностей общества в его государственной форме. Государственная форма собственности на средства и результаты производства структурно формирует государственный сектор экономики. Государственный сектор представляет собой сферу экономической деятельности индивидов, где основным экономическим субъектом со всеми его атрибутами является государство и его представители. Только после этого можно рассматривать государственный сектор как совокупность отраслей, производств и сфер деятельности, обеспечивающих производство и поставку общественных благ. Данный подход позволяет различать функции государства как субъекта хозяйствования на макро и микро уровне.

4. Экономические функции государства, как и его природа, носят конкретно-исторический характер, имеют разную степень зрелости и разные формы реализации на разных ступенях развития рыночно-капиталистической и командно-административной экономики. Важнейшей функцией социалистического государства, вытекающей из природы данной системы, являлась реализация так называемой «высшей цели социализма», а, именно, обеспечение неуклонного повышения жизненного уровня трудящихся. Эволюция классических рыночных стран осуществлялась в направлении все большей социализации экономических функций государства посредством принятия им на себя все большего числа социальных обязанностей перед обществом. Иными словами, несмотря на различия, как самих функций государства, так и способов и механизмов их реализации в разных типах экономических систем, в определенный исторический период наблюдается одинаковая социальная направленность осуществляемых государством мероприятий.

5. Основные направления трансформации экономических функций государства заключаются в усилении активной роли государства как хозяйствующего субъекта, так и субъекта регулирования экономики. В условиях радикальных трансформаций российского общества именно роль государства как субъекта регулирования экономики выходит на первый план. В этот период две грани государства как экономического субъекта начинают все более взаимодополнять и взаимоисключать друг друга. В связи с чем проявляется новый статус государства, а именно: статус государства как единого экономического центра, как координатора развития экономики. Именно здесь государство располагает реальными возможностями существенным образом дополнять рынок и вместе с ним более эффективно влиять на динамику экономического развития.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1) Разграничено содержание и уточнено понимание таких категорий как «роль государства в экономике», «функции государства в экономике», «экономические функции государства», а также представлена систематизация функций государства как экономического субъекта.

2) Предложена классификация экономических функций государства с точки зрения его природы как хозяйствующего субъекта и как субъекта регулирования. Обосновано, что те и другие по-разному обнаруживают свою роль на стадии становления экономической системы и на стадии ее зрелости.

3) Выявлена двойственность экономических функций государства как хозяйствующего субъекта. Показана дифференциация функций государства на макро и микро уровне экономики и обоснованна необходимость их последовательного разграничения, и, в тоже время, согласования.

4) Выявлена природа и определены особенности реализации экономических функций государства в развитой рыночной и социалистической экономике.

5) Определен характер функций государства и степень их выполнения в процессе социально-экономических трансформаций в российской системе хозяйствования. Обосновано, что первопричиной изменения функций государства в переходный период является трансформация экономических субъектов.

6) Определены направления трансформации экономических функций в переходный период. Обоснована необходимость усиления в период социально-экономической трансформации в первую очередь функций государства как субъекта регулирования.

Теоретическая и научно-практическая значимость работы. Основные теоретические положения и полученные результаты расширяют научные представления о экономических функциях государства как в классической рыночной, так и в условиях переходной экономики. Выводы и предложения автора могут быть использованы в деятельности органов государственной власти, при разработке программ социальной и экономической политики. Результаты исследования в настоящее время используются в Оренбургском государственном университете на кафедре экономической теории в процессе преподавания экономической теории, истории экономических учений, макро и микроэкономики, государственного регулирования экономики, институциональной экономики, а также управленческих дисциплин и ряда спецкурсов экономической теории.

Апробация результатов исследования. Основные положения и результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на следующих конференциях: Региональная научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов Оренбургской области. Оренбург, РИК ГОУ

ОГУ - 2004; Международная научная конференция «Гуманизм как теоретическая и практическая проблема XXI века: философские, социальные, экономические и политические аспекты». Москва, 2004; Региональная научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов Оренбургской области. Оренбург, ИПК ГОУ ОГУ - 2005; Международная научная конференция «Государство и общество: философия, экономика, культура». Москва, 2005; Международная научная конференция «Казахстановедение: познавательные, оценочные и прикладные проблемы». Астана, 2006; а также на теоретических семинарах кафедры экономической теории Оренбургского государственного университета. Результаты исследования нашли отражение в 4 публикациях автора общим объемом 2,2 печ.л.

Структура и объем работы. Диссертационное исследование, изложенное на 165 страницах, состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка и приложений. Положения и выводы диссертации иллюстрируются схемами и таблицами.

Диссертация: заключение по теме "Экономическая теория", Гривко, Алексей Викторович

Заключение

В результате проведенного диссертационного исследования, мы получили следующие результаты.

Исследование функциональной природы государства выявило его двойственность как субъекта экономики: государство выступает как регулирующий субъект и как субъект хозяйствования.

Основными экономическими функциями государства как регулирующего субъекта являются:

1) установление экономических «правил игры», что включает в себя такие факторы, как определение процедуры заключения трудовых договоров, установление продолжительности рабочего дня, конкретные акты — распоряжения, постановления, указы и т.д.;

2) косвенное воздействие на уровень экономической активности посредством налогообложения, государственных расходов, распределения кредитов;

3) координация капиталовложений;

4) прямой или косвенный контроль ценообразования и валютного курса;

5) обеспечение и контроль за перераспределением национального дохода;

6) поддержание естественного уровня занятости и экономического роста.

Для того, чтобы эти функции в настоящее время реализовывались наиболее эффективно, по нашему мнению, государство должно систематически осуществлять следующие мероприятия, в чем проявляется его роль как регулирующего субъекта:

- ужесточение прямого и косвенного контроля за производством, ценами и доходами с целью их выравнивания;

- совершенствование налоговой системы как фактора достижения равенства в распределении доходов;

- расширение вмешательства государства в виде государственных расходов на науку и технику, социальное обеспечение, образование и здравоохранение;

- изменения в законодательстве с целью достижения высокого минимального уровня гарантированного дохода для малообеспеченных;

- создание условий для возможности развития индивида в той социальной структуре, где он наиболее успешно функционировал бы, не становясь перед выбором либо работы, либо заработной платы.

Исследование государства как хозяйствующего субъекта позволило нам обосновать «нишевой» подход к его экономическим функциям, когда государство и рынок берут на себя выполнение лишь тех из них, которые они могут реализовать самым наилучшим образом (из данного подхода, кстати, вытекает, что, хотя основной задачей государственных предприятий является производство и поставка общественных благ, в то же время при определенных условиях не исключается производство и поставка частных благ - собственно государственное предпринимательство).

Нишевой» подход к деятельности государства как хозяйствующего субъекта позволил нам весьма обоснованно вывести его экономические функции, которые должны реализоваться государственными предприятиями, как составными частями государственного сектора. К ним следует отнести:

- исключительную (приоритетную), связанную с производством ряда товаров (например, ядерного оружия, наркотикосодержащих лекарств и т.п.);

- стратегическую, обусловленную конкуренцией государств носителей национально-обособленных интересов, развертывающейся НТР;

- структурно-динамическую, требующую в силу тех или иных факторов осуществления прогрессивной структурной перестройки экономики, наращивания темпов экономического роста и т.н.;

- региональную, диктующую необходимость оптимального размещения производительных сил по территории страны, комплексного использования ресурсов, выравнивания уровней технико-экономического развития, поддержки и развития депрессивных регионов и т.п.;

- социальную, связанную с созданием условий для развития и самореализации личности;

- компенсаторную, устраняющую сбои в результатах деятельности частных структур;

- фискальную, направленную на пополнение доходной части государственного бюджета;

- интегративную, обусловленную необходимостью обеспечения целостности национальной экономики, ее управляемости.

Следует подчеркнуть, что данные функции государство как хозяйствующий субъект реализует, через свои государственные предприятия, на макроуровне. Вместе с тем, многие авторы в своих работах выделяют и другие экономические функции государственных предприятий, а именно: воспроизводственную, стимулирующую, социальную, предпринимательскую (связанную с максимизацией прибыли, выбором производства тех или иных благ, услуг, работ) и т.д. На наш взгляд, это непосредственно внутренние функции государственных предприятий как таковых. В этом случае данные функции государство как хозяйствующий субъект выполняет как бы на микроуровне. Таким образом происходит дифференциация функций государства на макро и микроуровне экономики.

Из анализа административно-командной и развитой рыночной экономики, нами были выявлены особенности функций государства и этапов их эволюции как экономического субъекта.

При командно-административной системе полностью огосударствленная экономика, по существу, не оставляла места для иных, помимо государства, субъектов в процессе функционирования и развития экономической системы. В такой системе государство — единственный фактический экономический субъект. Даже предприятия в этой системе выступали как государственные органы.

Иная природа государства как экономического субъекта и его функции в рыночно-капиталистической системе хозяйствования (на примере США и Германии). Основные экономические функции такого государства заключаются в отработке законодательства, отвечающего рыночной системе, обеспечении условий для его неукоснительного соблюдения, содействии формированию рыночных институтов, разработке и проведении социально-экономической политики, создании и поддержании конкурентной среды. Также ретроспективный анализ экономики США показал, что, помимо великой депрессии, она в своем развитии не испытывала чрезвычайных потрясений и особых структурных преобразований.

С точки зрения характера становления рыночно-капиталистических отношений больший интерес представляет для нас эволюция природы экономических функций государства на примере Германии. Обобщая итоги формирования в Германии социального рыночного хозяйства, мы выделили следующие экономические функции государства в рамках немецкой модели «рынка с высокой степенью государственного участия», а именно: обеспечение индивидуальной свободы как условия функционирования рыночных механизмов и децентрализованного принятия решений; поддержание относительного социального равенства (его достижение требует энергичной социальной политики, которая опирается на прямое участие государства в предоставлении социальных благ (например, в жилищном строительстве); антициклическое регулирование; стимулирование технологических и организационных инноваций; проведение структурной политики; защита и поощрение конкуренции.

Если же попытаться проанализировать отличительные черты способов реализации данных функций, то их можно представить следующим образом:

• проведение политики хозяйственного порядка (обеспечение свободы предпринимательства и свободы хозяйственных действий при помощи политики содействия конкуренции; государство при этом не только борется со злоупотреблениями монополий, но и создает условия для поддержания постоянной конкурентной среды);

• проведение «общественной» политики (поощрение малого и среднего предпринимательства, создание условий для развития многочисленного и устойчивого среднего класса, что не только способствует сохранению конкурентного порядка, но и придает стабильность демократическому общественному устройству);

• проведение социальной политики (влияние на процесс распределения доходов с целью устранения резких перекосов, которые могли бы препятствовать самостоятельной активности индивидов, созданию наилучшего в данных условиях уровня жизни, а также с целью социальной защиты тех, кто по объективным причинам не может обеспечить себе достойное существование);

• проведение стабилизационной политики (сглаживание конъюнктурных колебаний и обеспечение устойчивости основных макроэкономических параметров с ориентацией на такие цели, как стабильность денежной единицы, высокая занятость, равновесие платежного баланса);

• проведение институциональной политики (создание правовых, инфраструктурных и др. условий экономического роста); • проведение экологической политики (контроль загрязнения окружающей среды и поощрение хозяйственной деятельности, «не враждебной» природной среде).

Таким образом, проведенный нами анализ экономических функций государства позволил нам их сравнить в социалистической и рыночно-капиталистической экономике.

На основании анализа деятельности государства в период трансформации в РФ, мы сделали следующие выводы:

- логика, направление, механизм изменений и их последствий в экономике переходного периода определяется трансформацией экономических субъектов и появлением их новых, специфичных функций, характерных для выбранного вектора социально-экономических преобразований;

- появление множества социальных группировок, противоположность их интересов, а также их возможность непосредственно влиять на власть лишь усиливают неустойчивость проводимого курса в стране;

- демонтировав в короткие сроки старые институты, обеспечивавшие приемлемый уровень бюджетной, финансовой, производственной, социальной стабильности, реформаторы не смогли столь же быстро создать "каркас" рыночной экономики, гарантирующий устойчивость системы на макро- и микроуровне;

- одним из важнейших условий стабильного осуществления реформ является создание полноценного правового пространства, как важнейшего условия системной трансформации

- в период социально-экономической трансформации на государство должна ложиться обязанность не только контроля, но и непосредственного участия в создании новых экономических отношений и институтов;

- одной из причин сдерживания преобразований в России является конфликт, возникший между формальными и неформальными институтами;

- недооценка того, что процесс создания новых норм требует достаточно длительного периода, приводит к тому, что новые институты, созданные «сверху», не только не работают, но создают в обществе анархию, хаос и как следствие усиливают системный кризис; одним из важнейших факторов, выступающих причиной разрушительных последствий приватизации и в целом экономических реформ является недоучет структурных, социальных и национальных особенностей страны;

- для формирования рынка конкуренция имеет более важное значение, чем приватизация, поэтому первая должна развиваться опережающими темпами и тем самым обеспечивать условия для второй.

На основе данных выводов, необходима не просто корректировка экономической политики, а активная трансформация экономических функций государства. И наиважнейшим направлением такой трансформации становится качественное изменение структуры экономики, как на объектном, так и на субъектном уровнях. Именно устранение структурных дисбалансов экономики является основным источником стабильного развития российского общества

Проведенный анализ трансформации экономических функций в переходный период показал, что успешный переход от плановой к рыночной экономике может происходить только при условии активной роли государства как субъекта регулирования экономики. При переходных процессах эта роль государства выходит на первый план. Можно привести два основных довода в пользу данного утверждения. Первое - это то, что действия частных лиц, преследующих собственную выгоду, сами по себе не могут трансформировать плановую систему в хорошо функционирующую рыночную экономику. Только государство на основе активной политики может создать условия для успешного перехода. Второе - такой переход занимает значительный период времени. В переходный период население должно обеспечиваться товарами и услугами. Единственно возможный путь для достижения этой цели - это параллельное формирование новых рыночных отношений при одновременном сохранении старой системы.

Важность же активной роли государства как хозяйствующего субъекта на этапе перехода к рынку заключается в том, что для создания работающих рыночных институтов требуется длительный период времени. Если институты централизованного планирования просто ликвидируются, то не остается никаких эффективных средств для производства товаров и услуг, необходимых населению для поддержания жизнедеятельности в переходный период. Поэтому единственно возможный путь для поддержания жизненного уровня населения на этапе трансформации - это сохранение прежней системы централизованного планирования и государственных предприятий до тех пор, пока эту роль не начнут выполнять ориентированные в своей деятельности на рынок предприятия.