velikost textu

Structural studies of LEDGF/p75 interactions

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:
Structural studies of LEDGF/p75 interactions
Název v češtině:
Strukturní studie interakcí proteinu LEDGF/p75.
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Bc. Petr Těšina
Školitel:
RNDr. Pavlína Maloy Řezáčová, Ph.D.
Oponenti:
doc. RNDr. Tomáš Obšil, Ph.D.
doc. Ing. Vojtěch Spiwok, Ph.D.
Id práce:
99232
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra biochemie (31-250)
Program studia:
Molekulární a buněčná biologie, genetika a virologie (P1519)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
27. 1. 2016
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
proteinová krystalografie, virus HIV, trojrozměrná struktura, traskripční faktor
Klíčová slova v angličtině:
protein crystallography, HIV, three-dimensional structure, transcription factor
Abstrakt:
ABSTRAKT Protein LEDGF/p75 je lidský transkripční koaktivátor, který je asociován s epigenetickými modifikacemi transkripčně aktivního chromatinu. Je také nezbytný v procesu integrace HIV do genomu hostitelské buňky a v leukemogenezi způsobené fúzními produkty genu kódujícího protein MLL1. Interakce proteinu LEDGF/p75 s HIV integrázou a komplexem MLL1–menin jsou považovány za potenciální cíl terapeutického zásahu. Interakce proteinu LEDGF/p75 s HIV integrázou i MLL1 jsou zprostředkovány tzv. integrázu vážící doménou (IBD – integrase binding domain). Zatímco patofyziologické interakce IBD LEDGF/p75 byly intenzivně studovány, těm fyziologickým byla věnována malá pozornost. Mimo HIV integrázy a MLL1 interaguje LEDGF/p75 skrze IBD také s proteiny JPO2, PogZ, ASK a MLL2. Jelikož se interakce IBD s HIV integrázou stala cílem pro vývoj inhibitorů, bylo nutné získat informace o ostatních interakcích této domény. Jen díky detailní charakterizaci všech interakcí IBD je možné zajistit specifické cílení vyvíjených inhibitorů. Proteinový komplex IBD–MLL1–menin byl již dříve strukturně charakterizován, ale pouze částečně. Pomocí NMR spektroskopie se nám podařilo zmapovat novou interakční oblast komplexu IBD–MLL1. Toto navazující interakční rozhraní je schopné zajistit interakci IBD s MLL1 i bez přítomnosti meninu, která byla považována za nezbytnou. Testování primárních leukemických buněk na schopnost tvořit kolonie odhalilo nezbytnost tohoto interakčního rozhraní v leukemické transformaci. Toto rozhraní na straně IBD se navíc překrývá s vazebnou oblastí HIV integrázy. Naše analýzy odhalily strukturní detaily interakcí LEDGF/p75 s dalšími fyziologickými vazebnými partnery. Interakce s IBD jsou zprostředkovány vnitřně neuspořádaným vazebným motivem (IBM – IBD-binding motif), který je přítomen ve všech fyziologických vazebných partnerech. Důležitost tohoto motivu pro interakce s IBD byla ověřena pomocí mutačních analýz. Byly také vyřešeny dvě struktury komplexů IBD–IBM. Srovnáním dostupných strukturních informací jsme vysvětlili, proč má HIV integráza řádově vyšší afinitu vůči LEDGF/p75 než buněčné proteiny. Díky znalosti IBM jsme zjistili, že protein IWS1 je dalším interakčním partnerem LEDGF/p75. IWS1 je lidský transkripční faktor, který hraje klíčovou roli ve složení elongačního komplexu RNA polymerázy II. IWS1 také interaguje s methyltransferázou Hypb/Set2, která methyluje lysin 36 histonu 3, čímž vytváří epigenetickou značku charakteristickou pro transkripčně aktivní chromatin. Tato epigenetická značka je pak rozpoznávána PWWP doménou proteinu LEDGF/p75. Detailní charakterizace odhalila značný překryv interakčních rozhraní na IBD. Velká část těchto rozhraní je společná pro všechny interakční partnery IBD LEDGF/p75 včetně HIV integrázy a jednotlivé interakce se vzájemně vylučují. Tento překryv představuje komplikaci pro vývoj selektivních inhibitorů interakcí s IBD. Určitou výjimku v tomto směru představuje MLL1, který navíc využívá interakci s jinou částí IBD závislou na přítomnosti meninu, což by mohlo umožnit vývoj specifických inhibitorů. 4
Abstract v angličtině:
ABSTRACT LEDGF/p75 protein is a human transcriptional co-activator and epigenetic reader associated with transcriptionally active chromatin. It is crucial for HIV integration and MLL1 fusion-driven leukemia development. Interactions of LEDGF/p75 with HIV integrase (HIV IN) and MLL1–menin complex are considered an attractive therapeutic target for drug development. LEDGF/p75 interacts with both HIV IN and MLL1–menin complex through its integrase binding domain (IBD). While the pathophysiological interactions of LEDGF/p75 IBD were intensively studied, little was known about the physiological ones. In addition to HIV IN and MLL1, the LEDGF/p75 IBD also interacts with JPO2, PogZ, ASK and MLL2. In search for specific inhibitors of LEDGF/p75 IBD interaction with HIV IN and MLL1, it is essential to obtain detailed information about its interactions with all binding partners. The IBD–MLL1–menin complex has been structurally characterized, but only partially. Using NMR spectroscopy, we identified and mapped a novel part of the IBD–MLL1 interface. This additional interface is able to maintain the interaction between LEDGF/p75 and MLL1 even without the presence of menin, which was considered necessary. Moreover, colony forming assays of primary leukemic blasts revealed that this additional interface is essential for leukemic transformation. Interestingly, the newly defined interface on IBD overlaps with the binding site of the HIV IN. Our analyses revealed structural details of LEDGF/p75 interactions with other physiological binding partners. We found that interactions with the LEDGF/p75 IBD are maintained by an intrinsically disordered IBD-binding motif (IBM) common to all known cellular partners. This interaction interface and its importance have been thoroughly validated by mutation analyses and two solution structures of IBD–IBM complexes have been solved. Utilizing the structural information, we explained how HIV IN out-competes the cellular proteins. Based on the knowledge of the IBM, we identified and validated IWS1 as a novel LEDGF/p75 interaction partner. IWS1 is a human transcription factor which plays a key role in defining the composition of the RNA polymerase II elongation complex. It also interacts with the H3K36 (histone 3, lysine 36) methyltransferase Hypb/Set2. Trimethylated H3K36 represents a signature chromatin mark of active transcription which is recognized by PWWP domain of LEDGF/p75. Detailed characterization of physiological interaction interfaces on the IBD revealed a notable overlap with the region involved in interaction with HIV IN. Indeed, a large part of interaction interface on IBD is common for all the interaction partners and their interactions with LEDGF/p75 are mutually exclusive. The similar binding modes of LEDGF/p75 interaction partners represent a new challenge for the development of selective interaction inhibitors. However, in the case of MLL1, there is a unique additional menin-dependent interface engaged in its interaction with IBD. Such feature could allow for a specific inhibition. 3
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Bc. Petr Těšina 4.59 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Bc. Petr Těšina 171 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Bc. Petr Těšina 170 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Tomáš Obšil, Ph.D. 156 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. Ing. Vojtěch Spiwok, Ph.D. 47 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 693 kB