text size

Studium molekulárních mechanismů regulace signálních proteinů

Notice: I hereby declare that I am aware that the information acquired from theses published by Charles University may not be used for commercial purposes or may not be published for educational, scientific or other creative activities as activities of person other than the author.
Title:
Studium molekulárních mechanismů regulace signálních proteinů
Titile (in english):
Study of molecular mechanisms of the signaling proteins regulation
Type:
Dissertation
Author:
Mgr. Salome Kylarová
Supervisor:
RNDr. Veronika Obšilová, Ph.D.
Opponents:
prof. Ing. Ivan Mikšík, DrSc.
RNDr. Petr Novák, Ph.D.
Consultant:
doc. RNDr. Tomáš Obšil, Ph.D.
Thesis Id:
144070
Faculty:
Faculty of Science (PřF)
Department:
Department of Physical and Macromolecular Chemistry (31-260)
Study programm:
Physical Chemistry (P1404)
Study branch:
-
Degree granted:
Ph.D.
Defence date:
27/06/2018
Defence result:
Pass
Language:
Czech
Keywords (in czech):
protein, struktura, biofyzika
Keywords:
proteins, structure, biophysics
Abstract (in czech):
Abstrakt CZ Předložená práce se zabývá studiem regulačních mechanismů dvou důležitých signálních proteinkinas a slibných cílů terapeutického zásahu, ASK1 a CaMKK2. Proteinkinasa ASK1 je důležitým členem MAP3K proteinkinasové rodiny. Pod vlivem různých stresových podnětů jako je oxidativní stres se ASK1 spolupodílí na iniciaci signální kaskády, která vede k aktivaci MAP kinas JNK a p38. Funkce ASK1 je spojována s apoptosou a proto je její regulace klíčová v patogenezi mnoha onemocnění včetně rakoviny, neurodegenerace a kardiovaskulárních chorob. Mezi přirozené inhibitory její funkce patří thioredoxin, univerzální oxidoreduktasa, která se váže na N-konec ASK1, kde pravděpodobně brání její oligomerizaci a následné aktivaci. Předpokládá se, že při oxidativním stresu thioredoxin disociuje na základě oxidace cysteinů v aktivním centru, ale strukturní podstata této interakce nebyla doposud objasněna. CaMKK2 se řadí mezi přední zástupce CaM kinas, která skrze aktivaci CaMKI, CaMKIV a AMPK reguluje genovou expresi nebo apoptosu. Funkce tohoto proteinu je spojována s vývojem neurologických poruch, rakoviny nebo obezity. Všechny CaM kinasy jsou aktivovány vazbou Ca2+/ kalmodulinu. Ze strukturních studií různých CaM kinas je patrné, že CaMKK2 obsahuje neobvyklé strukturní prvky, naznačující odlišný aktivační mechanismus. CaMKK2 je dále regulována prostřednictvím fosforylace na různých místech molekuly. Dvě fosforylační místa, Ser100 a Ser511, byly identifikovány jako možné vazebné motivy pro proteiny 14-3-3. Tyto všestranné dimerní proteiny regulují fosforylované substráty na základě změny jejich konformace nebo změny dostupnosti důležitých signálních sekvencí. Úloha těchto proteinů v regulaci CaMKK2 však stále není dostatečně prozkoumána. Biofyzikální a strukturní charakterizace komplexů těchto proteinkinas s jejich interakčními partnery nám umožnila popsat vazebné povrchy, stanovit vazebné afinity, stechiometrie a dynamiku příslušných komplexů a tím přispět k objasnění studovaných mechanismů.
Abstract:
Abstract EN The aim of this study was to investigate the regulatory mechanisms of two important signaling proteinkinases and promising therapeutic targets, ASK1 and CaMKK2. ASK1 kinase is a member of the mitogen-activated protein kinase kinase kinase (MAP3K) family that activates c-JNK kinase and p38 MAP kinase pathways in response to various stress stimuli, including oxidative stress. The function of ASK1 is associated with the activation of apoptosis and thus plays a key role in the pathogenesis of multiple diseases including cancer, neurodegeneration or cardiovascular diseases. The natural inhibitor of ASK1 is a ubiquitous oxidoreductase, thioredoxin, which is probably bound to N-terminus of ASK1, thus preventing a homophilic interaction and subsequent ASK1 activation. It has been suggested, that upon oxidative stress and oxidation of thioredoxin active site, thioredoxin dissociates from ASK1, but the structural basis of this interaction remains unclear. Calcium/calmodulin-dependent protein kinase kinase 2 (CaMKK2) is a member of CaM kinase pathway that activates CaMKI, CaMKIV and AMPK involved in gene expression regulation or apoptosis activation. Function of this protein is often associated with neuropathology, carcinogenesis and obesity. CaM kinases are activated via binding Ca2+ sensor protein calmodulin (CaM). Structural studies of CaMKK2 revealed distinct structural features, suggesting a potentially different activation mechanism. CaMKK2 is also regulated and inhibited through phosphorylation. It has been identified two potential phosphorylation sites, Ser100 and Ser511, for 14-3-3 protein binding. These universal dimers regulate their multiple phosphorylated substrates through conformational modulation or masking of signaling sequences. However, the role of 14-3-3 proteins in CaMKK2 regulation is not sufficiently understood. Biophysical and structural characterization of the complexes allowed us to describe the interaction interface, to estimate biding affinity, stoichiometry and complex dynamics, thus contributing to elucidation of these regulatory mechanims.
Documents
Download Document Author Type File size
Download Text of the thesis Mgr. Salome Kylarová 5.81 MB
Download Attachment to the thesis Mgr. Salome Kylarová 11.8 MB
Download Abstract in czech Mgr. Salome Kylarová 274 kB
Download Abstract in english Mgr. Salome Kylarová 370 kB
Download Autoreferat / doctoral thesis summary Mgr. Salome Kylarová 474 kB
Download Opponent's review prof. Ing. Ivan Mikšík, DrSc. 220 kB
Download Opponent's review RNDr. Petr Novák, Ph.D. 416 kB
Download Defence's report 967 kB