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.
Mgr. Klára Hlouchová, Ph.D.
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