velikost textu

Rhomboid family intramembrane proteases in prokaryotes: mechanism, substrate repertoires and biological functions in the Gram-positive bacterium Bacillus subtilis.

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Rhomboid family intramembrane proteases in prokaryotes: mechanism, substrate repertoires and biological functions in the Gram-positive bacterium Bacillus subtilis.
Název v češtině:
Intramembránové proteasy z rodiny rhomboidů v prokaryotech: mechanismus, repertoáry substrátů a biologické funkce u Gram-positivní bakterie Bacillus subtilis.
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Jakub Began
Školitel:
Mgr. Kvido Stříšovský, Ph.D.
Oponenti:
RNDr. Cyril Bařinka, Ph.D.
Mgr. Libor Krásný, Ph.D.
Id práce:
129557
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra genetiky a mikrobiologie (31-140)
Program studia:
Mikrobiologie (P1510)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
27. 2. 2020
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
membránový protein, intramembránová proteolysa, rhomboid, Bacillus subtilis
Klíčová slova v angličtině:
membrane protein, intramembrane proteolysa, rhomboid, Bacillus subtilis
Abstrakt:
ABSTRAKT (Czech) Proteázy z rodiny rhomboidů patří do rozsáhlé skupiny serinových intramembránových proteáz, které katalyzují proteolytické štěpení membránových proteinů uvnitř jejich transmembránových oblastí, v hydrofobním prostředí lipidických buněčných membrán. Rhomboidové proteázy byly objeveny v roce 2001 v Drosophila. V průkopnické studii (Lee et al.) byla identifikována zásadní role Rhomboidu-1 (Rhom-1), který v rané fázi vývoje oka octomilky aktivuje signální dráhu receptoru epidermálního růstového faktoru. Rhomboidové proteázy, ať už aktivní proteázy (rhomboidy) či jejich katalyticky neaktivní protějšky (rhomboidové proteiny zahrnující iRhomy a Derliny), jsou silně konzervovány, což naznačuje jejich biologickou významnost. Rhomboidy jsou přítomné napříč živočišnými říšemi, od archea po člověka, zatímco proteolyticky neaktivní rhomboidové proteiny jsou přítomné výlučně v eukaryotních organizmech. Rodina rhomboidových proteinů hraje roli v široké škále rozmanitých biologických procesů, jakými je signalizace ve vývoji metazoí, mitochondriální biogenezi kvasinek, invaze protozoálních parazitů do hostitelských buněk, kvalitativní kontrola proteinů v endoplazmatickém retikulu (ER), či bakteriální quorum sensing. Ze strukturního i mechanistického hlediska jsou rhomboidy nejprostudovanějšími z intramembránových proteáz. Nejvíce práce bylo provedeno na rhomboidu GlpG z Gram-negativní bakterie Escherichia coli. Tato práce se zaměřuje na mechanistickou charakterizaci intramembránové proteázy GlpG z Gram-negativní bakterie Escherichia coli a objasnění biologické role YqgP z Gram-pozitivní bakterie Bacillus subtilis. Na základě genetických analýz jsou proteázy podobné GlpG a YqgP hojně zastoupeny mezi bakteriálními rhomboidovými proteiny a jsou taktéž přítomné v některých patogenních organizmech, kterými jsou Gram-negativní Salmonella a Shigella či Gram-pozitivní Listeria a Staphylococcus. Abychom rozvinuli naše poznatky o mechanistických principech substrátové specifity, zmapovali jsme aminokyselinové sekvence upřednostňované rhomboidem GlpG a vyvinuli také od substrátu odvozené inhibitory. Nástroje, které jsme vyvinuli při studiu rhomboidu GlpG, byly následně použity pro charakterizaci biologické funkce YqgP. Zanalyzovali jsme in vivo degradom a interaktom YqgP v Bacillus subtilis a identifikovali MgtE, hlavní transporter hořčíku v Bacillus subtilis, jako přirozený substrát YqgP. Nakonec popisujeme spolupráci YqgP s AAA+ proteázou FtsH zabudovanou v membráně během kvalitativní kontroly membránových proteinů v Bacillus subtilis.
Abstract v angličtině:
ABSTRACT Rhomboid proteases are a class of serine intramembrane proteases, a large family of enzymes that catalyze the proteolytic cleavage of membrane proteins within their transmembrane regions, in the hydrophobic environment of cellular lipid membranes. Rhomboid proteases were discovered in 2001 in Drosophila. In their pioneering study, Lee et al. identified the essential role of Rhomboid-1 protein (Rhom-1), which proteolytically activates the epidermal growth factor (EGF) receptor signaling pathway, in the early stages of fly eye development. Members of the rhomboid superfamily – active proteases (rhomboids) as well as their catalytically-dead counterparts (rhomboid-like proteins, including iRhoms and Derlins) - are widely conserved, implying their biological significance. Rhomboids are present in all kingdoms of life from archea to humans, while proteolytically inactive rhomboid-like proteins are present in eukaryotes only. Rhomboid superfamily proteins play roles in a wide range of processes, as diverse as signaling in metazoan development, mitochondrial biogenesis in yeast, host- cell invasion by protozoan parasites, protein quality control in the endoplasmic reticulum (ER) or bacterial quorum sensing. Rhomboids are the best understood intramembrane proteases from a structural and mechanistic points of view. Most of the work has been done on the rhomboid protease GlpG from the Gram-negative bacterium Escherichia coli. The thesis focuses on the mechanistic characterization of the intramembrane rhomboid protease GlpG from the Gram-negative bacterium Escherichia coli and on the identification of biological role of YqgP from the Gram-positive bacterium Bacillus subtilis. Based on genetic analyses, GlpG-like and YqgP-like proteases are highly populated among bacterial rhomboid proteins and are also present in several pathogens such as Gram-negative Salmonella or Shigella and Gram-positive Listeria or Staphylococcus. To refine our knowledge of the mechanistic principles covering substrate specificity, we have mapped the amino acid preferences of the GlpG rhomboid protease and developed its substrate- derived inhibitors. The tools that we developed for GlpG rhomboid, were subsequently used to characterise the biological function of YqgP. We analysed the degradome and the interactome of YqgP in Bacillus subtilis in vivo and identified MgtE, the main magnesium transporter in Bacillus subtilis, as the natural substrate of YqgP. Finally, we showed that YqgP cooperates with the membrane embedded AAA+ protease FtsH during membrane protein quality control in Bacillus subtilis, representing an ancestral membrane protein degradation system conceptually similar to the eukaryotic ER associated degradation.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Jakub Began 11.41 MB
Stáhnout Příloha k práci Mgr. Jakub Began 13.93 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Jakub Began 350 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Jakub Began 313 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Jakub Began 333 kB
Stáhnout Posudek vedoucího Mgr. Kvido Stříšovský, Ph.D. 124 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Cyril Bařinka, Ph.D. 179 kB
Stáhnout Posudek oponenta Mgr. Libor Krásný, Ph.D. 457 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby doc. RNDr. Ivo Konopásek, CSc. 216 kB