Hipertermofil szerin oligopeptidázok szerkezete és működése = Structure and function of hyperthermophilic serine oligopeptidases

Náray-Szabó, Gábor and Bodor, Andrea and Domokos, Klarissza and Harmat, Veronika and Hudáky, Ilona and Juhász, Tünde and Kiss, András László and Láng, András and Pohl, Gábor and Polgár, László and Szeltner, Zoltán (2012) Hipertermofil szerin oligopeptidázok szerkezete és működése = Structure and function of hyperthermophilic serine oligopeptidases. Project Report. OTKA.

Preview

PDF 67800_ZJ1.pdf Download (337kB) | Preview

Abstract

A kutatás fő célja az egyikünk által felfedezett és jellemzett prolil oligopeptidáz családhoz tartozó enzimek (prolil oligopeptidáz, acilaminoacil peptidáz) működési mechanizmusának részletes tisztázása és különböző ligandumokkal képezett komplexeinek szerkezeti elemzése volt. Az enzimek különböző variánsainak működését kombinált módszerekkel, oldatkinetikai és fehérjekrisztallográfiai vizsgálatokkal, valamint molekulamodellezéssel jellemeztük. Megállapítottuk, hogy ahhoz, hogy a katalitikus hely aktív konformációba billenjen, nem elegendőek egy kisméretű szubsztráttal kialakított nem-kovalens komplex kölcsönhatásai, hanem az enzim becsukódása és interdomén kölcsönhatásainak átrendeződése szükséges - ez biztosítja, hogy nagyobb polipeptideket és fehérjéket az enzim nem hidrolizál el. Analógiát találtunk több más fehérje (kalmodulin, dUTPáz és MASP-1), valamint az acilaminoacil peptidáz ligandumkötési mechanizmusa között. A kötőhely nyitottságának mértéke, és becsukódási képessége összefüggésbe hozható a szélesebb szelektivitással (kalmodulin és MASP-1). Az aktív hellyel közvetlenül nem érintkező konzervált aminosavak távol ható, konzervált hidrogénhíd-hálózatok révén vesznek részt a szubsztrát stabilizálásában (dUTPáz). A PCM modellel kiegészített kvantumkémiai módszerrel vizsgáltuk a fehérje gerinc proton és szén NMR kémiai eltolódásait a konformáció függvényében, és megállapítottuk, hogy a gázfázisú modellhez képest javult az egyezés a kísérleti adatokkal. | The main goal of our studies was to clarify the detailed mechanism of action of enzymes, belonging to the prolyl oligopeptidase family, discovered by one of us, as well as structural analysis of their complexes with various ligands. Activity of enzyme variants was characterised by combined methods, like solution kinetics, protein crystallography and molecular modelling. We found that, in order to switch the active site into an active conformation, it is not enough to establish non-covalent interactions with small substrates, rather closing of the enzyme and reorganisation of the interdomain interactions is needed. This ensures that larger polypeptides and proteins are not hydrolysed by the enzyme. We found an analogy among mechanisms of action of other proteins (calmodulin, dUTPase and MASP-1) and acylaminoacyl peptidase. The extent of opening at the binding site and ability to close can be related to broader selectivity (calmodulin and MASP-1). Conserved amino acid residues, not directly connected to the active site, participate in substrate stabilisation via extended, conserved H-bond networks (dUTPase). We investigated NMR proton and carbon chemical shifts of the protein backbone as a function of the conformation with a quantum chemical method extended by the PCM model and found that that the agreement with experimental data improved as compared to the gas-phase model.

Actions (login required)

Edit Item