velikost textu
Strukturní NMR studie proteinových komplexů
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:
Strukturní NMR studie proteinových komplexů
Název v angličtině:
Structural NMR studies of protein complexes
Typ:
Disertační práce
Autor:
Bc. Rozálie Hexnerová
Školitel:
Ing. Václav Veverka, Ph.D.
Oponenti:
doc. Ing. Richard Hrabal, CSc.
Konzultant:
RNDr. Zdeněk Tošner, Ph.D.
Id práce:
155127
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra fyzikální a makromol. chemie (31-260)
Program studia:
Fyzikální chemie (P1404)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
9. 12. 2019
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Klíčová slova:
NMR, proteinové komplexy, struktura
Klíčová slova v angličtině:
NMR, protein complexes, structure
Abstrakt:
Abstrakt
Protein-proteinové interakce se podílejí na celé řadě biologických procesů. Podrobná
charakterizace jejich strukturní podstaty je důležitým nástrojem k pochopení s nimi spojených
základních molekulárních mechanismů. Získané informace jsou důležité nejen pro biologii,
ale také hrají důležitou roli při hledání míst vhodných pro terapeutickou intervenci. Ve
strukturní biologii je nukleární magnetická rezonanční spektroskopie (NMR) spolu s
rentgenovou krystalografií a jednočásticovou kryo-elektronovou mikroskopií jednou z
klíčových technik s vysokým rozlišením. Její použití fyzicky limitováno velikostí
studovaných molekul, ale tuto nevýhodu vynahrazuje unikátní možností pracovat s
dynamickými nebo heterogenními systémy.
V této disertační práci byla pro detailní strukturní charakterizaci vybraných biologicky
významných proteinů a jejich komplexů využitá právě NMR poskytující důležité informace o
jejich biologických rolích. Ve třech různých projektech jsem studovala (i) vztah mezi
strukturními účinky konkrétních modifikací inzulínového růstového faktoru II (IGF-II) a
jejich selektivitou k receptorům inzulinové osy, (ii) specifický vazebný mechanismus domény
SH3 adaptorového proteinu CAS, a (iii) strukturní podstatu vazby fosfatidylinositol 4-kinázy
beta (PI4KIIIβ) na buněčnou membránu. Pro strukturní studie analogů IGF-II jsem vyvinula
účinný purifikační protokol, připravila řadu modifikovaných proteinů s upravenou preferencí
pro příbuzné receptory a strukturně charakterizovala analogy, které vykazovaly výrazně
sníženou vazbu k inzulínovému receptoru. Získané strukturní informace naznačují, že pro
specificitu vazby na receptor má klíčovou roli semi-flexibilní C-doména IGF-II. V projektu
zaměřeném na to, jakým způsobem rozpoznává CAS SH3 doména své ligandy, jsem řešila
struktury volné CAS SH3 domény a domény v komplexu se dvěma motivy polyprolinových
peptidů odvozených od tyrosin fosfatázy PTP-PEST nebo od cytoskeletálního proteinu
Vinculin. Strukturální data ukázala podrobnosti vazebného mechanismu CAS SH3, naznačila,
že vazba ligandu CAS SH3 je negativně regulována fosforylací zprostředkovanou Src a vedla
k identifikaci dvou nových buněčných vazebných partnerů CAS. Při hledání rozhodujících
aspektů v cílení PI4KIIIβ na membránu jsem určila strukturu komplexu tvořeného N-
terminální oblastí PI4KIIIβ kinázy a PolyQ doménou ACBD3. Struktura odhalila podrobný
mechanismus, na kterém je založena vazba PI4KIIIβ k membráně.
Abstract v angličtině:
Abstract
Protein-protein interactions are involved in various biological processes and detailed
characterization of their structural basis by the means of structural biology is often
instrumental for rigorous understanding of underlying molecular mechanisms. This
information is important not only for fundamental biology but also plays an important role in
search for sites amenable for therapeutic intervention. Nuclear magnetic resonance
spectroscopy is alongside X-ray crystallography and single-particle cryo-electron microscopy
one of the key high-resolution techniques in structural biology. Although its applicability to
larger systems has a well-known physical limit, it offers unique capabilities in addressing
highly dynamic or inherently heterogeneous systems.
In this doctoral thesis, the solution-based NMR approach was used for detailed structural
characterization of selected biologically important proteins and their complexes that provided
important insights into their biological roles. In three distinct projects, I (i) studied the
relationship between the structural effects of particular modifications in the insulin-like
growth factor II (IGF-II) and their selectivity to the insulin axis receptors; (ii) the specific
binding mechanism of the SH3 domain from the Crk-associated substrate (CAS); (iii) and the
structural basis for the membrane recruitment of Phosphatidylinositol 4-kinase beta
(PI4KIIIβ). For the structural studies of IGF-II analogues, I developed an efficient purification
protocol, prepared a series of modified proteins with altered preference for the cognate
receptors and structurally characterized the analogues that showed markedly reduced binding
towards insulin receptor. The obtained structural information suggested a key role for the
semi-flexible C-domain from IGF-II in receptor binding specificity. In the project focused on
how the CAS SH3 domain recognizes its ligands, I solved the structures of the free CAS SH3
domain and in complex with two polyproline peptides motifs derived from either tyrosine
phosphatase PTP-PEST or cytoskeletal protein Vinculin. The structural data shed the light on
the detailed CAS SH3 binding mechanism, suggested that the CAS SH3 ligand binding is
negatively regulated by a Src-mediated phosphorylation and led to identification of the two
novel CAS cellular binding partners. In the search for the determinants of the PI4KIIIβ
membrane targeting, I determined the structure of the complex formed between the N-
terminal region of PI4KIIIβ kinase and PolyQ domain of ACBD3 that revealed the detailed
mechanism underlying the PI4KIIIβ membrane recruitment.
Dokumenty
Stáhnout | Dokument | Autor | Typ | Velikost |
---|---|---|---|---|
Stáhnout | Text práce | Bc. Rozálie Hexnerová | 44.86 MB | |
Stáhnout | Abstrakt v českém jazyce | Bc. Rozálie Hexnerová | 191 kB | |
Stáhnout | Abstrakt anglicky | Bc. Rozálie Hexnerová | 187 kB | |
Stáhnout | Autoreferát / teze disertační práce | Bc. Rozálie Hexnerová | 368 kB | |
Stáhnout | Posudek oponenta | doc. Ing. Richard Hrabal, CSc. | 151 kB | |
Stáhnout | Posudek oponenta | Mgr. Klára Hlouchová, Ph.D. | 115 kB | |
Stáhnout | Záznam o průběhu obhajoby | doc. RNDr. Tomáš Obšil, Ph.D. | 153 kB |