Comparative studies on homodimeric aspartyl proteases  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
101591
Type K
Principal investigator Tőzsér, József
Title in Hungarian Homodimer aszpartil proteázok összehasonlító vizsgálata
Title in English Comparative studies on homodimeric aspartyl proteases
Keywords in Hungarian retrovirális proteázok, retrovírusszerű celluláris proteázok, specificitás, gátolhatóság
Keywords in English retroviral proteases, retroviral-like cellular proteases, specificity, inhibition
Discipline
General biochemistry and metabolism (Council of Medical and Biological Sciences)70 %
Ortelius classification: Enzimology
General biochemistry and metabolism (Council of Medical and Biological Sciences)30 %
Ortelius classification: Molecular evolution
Panel Molecular and Structural Biology and Biochemistry
Department or equivalent Department of Biochemistry and Molecular Biology (University of Debrecen)
Participants Bagossi, Péter
Benkő, Szilvia
Bozóki, Beáta
Csősz, Éva
Joóné Matúz, Krisztina
Mahdi, Mohamed
Mótyán, János András
Nagy, Katalin
Tóth, Ferenc
Varga, Angelika
Starting date 2012-01-01
Closing date 2015-12-31
Funding (in million HUF) 23.512
FTE (full time equivalent) 11.77
state closed project
Summary in Hungarian
Retrovirális proteázok, különös tekintettel a HIV-1 proteázra, kemoterápiás célpontok, azonban a proteáz inhibitorok (PI) hatékonysága a rezisztencia kialakulása miatt korlátozott. A különböző retrovirális proteázok jó modellként használhatók a retrovírusok aktív enzimformákat létrehozó mutációs képességének vizsgálatára. Korábbi tanulmányainkban 11 retrovírus proteolitikus enzimének specificitását hasonlítottuk össze, melyben minden retrovírus fajta reprezentálva volt. Ezen vizsgálatainkat tervezzük kiegészíteni további humán retrovírusok (XMRV, MSRV, HTLV-2, HTLV-3), retrotranszpozonok (TY1, TY3), további celluláris homodimer aszpartil proteázok (PEG10, Asprv1) bevonásával, melyek mindegyike (a retrotranszpozonok kivételével) potenciális kemoterápiás célpont. Az enzimek dimerizációjának vizsgálata felvilágosítást adhat a dimerizációs felületek hatékonyságáról. Az összehasonlító gátolhatósági vizsgálatok és az enzim-inhibitor kölcsönhatások in silico analízise olyan inhibitorok azonosításához illetve tervezéséhez vezethet, melyek alkalmasak a rezisztens proteázok gátlására, valamint a PEG10 és Asprv1 proteázok aktivitásának blokkolására. A proteázok specificitásának összehasonlítása hozzájárulhat a homodimer aszpartil proteázok specificitásának közös jellemzőinek felderítéséhez. In vitro sejtkultúrás kísérletekben vizsgálni kívánjuk a celluláris homodimer aszpartil proteázok biológiai szerepét illetve potenciális szubsztrátjait.
Summary
Retroviral proteases, especially that of HIV-1 are targets for chemotherapy but effectiveness of protease inhibitors (PIs) is severely hampered by the development of resistance. Retroviral PRs in general serve as models to study the mutation potential of retroviruses in terms of capability to generate viable, active enzymes. Our previous studies on the specificity of 11 retroviral proteases representing each genera of retroviruses will be complemented by additional human retroviral (XMRV, MSRV, HTLV-2, HTLV-3), retrotransposon (TY1, TY3) as well as cellular homodimeric aspartic proteases (PEG10, Asprv1) that (except those of the retrotransposons) are also potential targets for chemotherapy. Dimerization studies of expressed proteases will allow comparison of the dimerization interfaces. Comparative in vitro inhibition profiling of the enzymes complemented with in silico analyses is expected to identify lead compounds that could provide a stuctural basis for the development of more active protease inhibitors against drug-resistant PRs, as well as of suitable inhibitors for PEG10 PR and Asprv1. Specificity comparison of the enzymes is expected to identify key determinants of the specificity of homodimeric aspartyl proteases. In vitro cell culture studies will be utilized to identify the biological role(s) as well as substrate(s) of cellular homodimeric aspartyl proteases.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Kutatócsoportunk egyik fő érdeklődési területét a retrovirális replikáció biokémiája és enzimológiája képezi, különös tekintettel a virális proteáz (PR) szerkezetének és funkciójának tanulmányozására. Korábbi összehasonlító vizsgálatainkban 11 retrovirális proteáz biokémiai karakterizálását végeztük el, melyben a retrovírusok mindegyik nemzetsége reprezentálva volt. A vizsgált proteázok csoportjának kibővítéséhez további retrovirális (XMRV, HTLV-2 és HTLV-3), retrotranszpozon (Ty1 és Ty3) és celluláris homodimer aszpartil proteáz (PEG10, ASPRV1) fehérjék biokémiai jellemzését kezdtük meg, kiegészítve további virális (HIV-1 kapszid, HIV-2 PR, TEV PR, Rhinovírus 3C PR) és humán (NLRC5) fehérjék vizsgálatával. A különböző dimerizációs felületek hatékonyságának vizsgálatára retrovirális (HIV-1, XMRV) és celluláris (ASPRV1) proteázok összehasonlító analízisét végeztük el mutagenezis és in vitro dimerizációs vizsgálatok, valamint in silico predikciós módszerek segítségével, melyek során a különböző felépítésű dimerizációs régióval rendelkező enzimek eltérő stabilitását tapasztaltuk. Gátolhatósági vizsgálatokat végeztünk retrovirális (HIV-2, XMRV, HTLV-2 és HTLV-3) és celluláris proteázok (ASPRV1, PEG10) esetében az inhibitorok gátlási profiljának tanulmányozása céljából. Szintetikus oligopeptid szubsztrátokkal végzett enzimreakciókat és az enzim-szubsztrát komplex szerkezetek in silico analízisét egyaránt alkalmaztuk a proteázok specificitásának összehasonlító vizsgálatához.
Results in English
One of the main research interests of our research group is to study the biochemistry and enzymology of retroviral replication, with an emphasis on the structure and function of the viral protease (PR). The biochemical characterization of eleven retroviral PRs have already been performed in our laboratory, in these comparative analyses eleven PRs representing each genera of retroviruses were studied. To complement the set of the previously studied proteases, we have started the biochemical characterization of additional retroviral (XMRV, HTLV-2, and HTLV-3), retrotransposon (Ty1 and Ty3) and cellular (PEG10 and ASPRV1) homodimeric aspartic proteases, furthermore, other viral (HIV-1 capsid, HIV-2 PR, TEV PR, and Rhinovirus 3C PR) and human (NLRC5) proteins were also studied. Mutagenesis and in vitro dimerization experiments, as well as in silico prediction methods were also applied to study the efficiency of different dimerization modes of retroviral (HIV-1 and XMRV) and cellular (ASPRV1) proteases; dimer stability was found to strongly dependent on the dimer interface organization. Enzymatic studies were performed for both retroviral (HIV-2, XMRV, HTLV-2, HTLV-3) and cellular homodimeric (ASPRV1, PEG10) proteases for the profiling of aspartic protease inhibitors. In vitro protease assays were performed using synthetic oligopeptide substrates and enzyme-substrate complex structures were also analyzed by in silico methods for the comparative analyses of protease specificities.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=101591
Decision
Yes





 

List of publications

  
Tie, Y., Wang, Y.F., Boross, P.I., Chiu, T.Y., Ghosh, A.K., Tözsér, J., Louis, J.M., Harrison, R.W. and Weber, I.T.: Critical differences in HIV-1 and HIV-2 protease specificity for clinical inhibitors., Protein Sci. 21(3):339-50, 2012
Matúz K, Mótyán J, Li M, Wlodawer A, Tőzsér J.: Inhibition of XMRV and HIV-1 proteases by pepstatin A and acetyl-pepstatin., FEBS J, 279(17): 3276-86., 2012
Mótyán, J., Bagossi, P., Benkő, S. and Tözsér, J.: A molecular model of the full length human NOD-like receptor family CARD domain containing 5 (NLRC5), BMC Bioinformatics, 2013
Louis JM, Tözsér J, Roche J, Matúz K, Aniana A and Sayer JM.: Enhanced Stability of Monomer Fold Correlates with Extreme Drug Resistance of HIV-1 Protease., Biochemistry Oct 29;52(43):7678-88., 2013
Raran-Kurussi, S., Tözsér, J., Cherry, S.. Tropea, J.E. and Waugh, D.S: Differential Temperature Dependence of Tobacco Etch Virus and Rhinovirus 3C Proteases., Anal Biochem, 2013
Tie, Y., Wang, Y.F., Boross, P.I., Chiu, T.Y., Ghosh, A.K., Tözsér, J., Louis, J.M., Harrison, R.W. and Weber, I.T.: Critical differences in HIV-1 and HIV-2 protease specificity for clinical inhibitors., Protein Sci. 21(3):339-50, 2012
Matúz, K., Mótyán, J., Li, M., Wlodawer, A. and Tőzsér, J.: Inhibition of XMRV and HIV-1 proteases by pepstatin A and acetyl-pepstatin., FEBS J 012 Sep;279(17):3276-86., 2012
Raran-Kurussi, S., Tözsér, J., Cherry, S.. Tropea, J.E. and Waugh, D.S: Differential Temperature Dependence of Tobacco Etch Virus and Rhinovirus 3C Proteases., Anal Biochem, 2013
Mótyán, J., Bagossi, P., Benkő, S. and Tözsér, J.: A molecular model of the full length human NOD-like receptor family CARD domain containing 5 (NLRC5), BMC Bioinformatics, 2013
Motyan, J.A., Toth, F and Tozser, J.: Research Applications of Proteolytic Enzymes in Molecular Biology, Biomolecules 3(4), 923-942;, 2013
Louis JM, Tözsér J, Roche J, Matúz K, Aniana A and Sayer JM.: Enhanced Stability of Monomer Fold Correlates with Extreme Drug Resistance of HIV-1 Protease., Biochemistry Oct 29;52(43):7678-88., 2013
Nagy K., Mótyán, J.A. and Tőzsér J: Structural and kinetic studies on te skin-specific retroviral-like aspartic protease 1, Annual Meeting of the Hungarian Biochemical Society, Debrecen 24-27 August, 2014, 2014
Mahdi, M., Szojka, Z.I., Tóth F., Matuz, K. and Tőzsér, J.: A modular system to study the effect of protease inhibitors on the action of Human Immunodeficiency Virus tpye 2 (HIV-2), Annual Meeting of the Hungarian Biochemical Society, Debrecen 24-27 August, 2014, 2014
Mótyán, J.A., Farkas, B and Tőzsér, J.: Studies on the multiple sclerosis-associated retrovirus (MSRV) protease, Annual Meeting of the Hungarian Biochemical Society, Debrecen 24-27 August, 2014, 2014
Mohamed, M., Matúz, K., Tóth, F. and Tőzsér, J.: A modular system to evaluate the efficacy of protease inhibitors against HIV-2, PLOS ONE 9:(11) p. e113221., 2014
Mahdi, M., Matúz, K., Tóth, F. and Tőzsér, J.: A modular system to evaluate the efficacy of protease inhibitors against HIV-2, PLOS ONE 9:(11) p. e113221., 2014
Mahdi M, Szojka Z, Mótyán JA, Tőzsér J.: Inhibition Profiling of Retroviral Protease Inhibitors Using an HIV-2 Modular System, Viruses, 7(12): 6152-6162., 2015
Nagy K, Mótyán JA, Tőzsér J.: Studies on a skin-specific retroviral-like aspartic protease (SASPase), Cold Spring Harbor Laboratory conferences: RETROVIRUSES, Cold Spring Harbor, USA, 2015.05.18-23., 2015
Golda M, Mótyán JA, Tőzsér J.: Expression, purification and functional study of the retrotransposon-derived human protein PEG10, International Conference on Biochemistry and Molecular Biology, Paris, France. 2015.04.22-23., 2015
Mótyán JA, Farkas B, Kalló G, Csősz É, Benkő Sz, Tőzsér J.: Development of an antibody-free selected reaction monitoring-based method for quantification of human NOD-like receptor family CARD domain containing 5 (NLRC5) protein., közlésre elküldve, 2016
Tóth F, Kádas J, Mótyán JA, Tőzsér J.: Effect of internal cleavage site mutations in human immunodeficiency virus type 1 capsid protein on its structure and function., közlésre elküldve, 2016
Mótyán JA, Nagy K, Golda M, Gazda L, Kassay N, Tőzsér J.: Comparative studies on retroviral and retroviral-like cellular proteases, Viruses 2016 - At the Forefront of Virus-Host Interactions, Basel, Switzerland, 26-28 January 2016., 2016




 

Events of the project

  
2014-09-19 13:49:45
Résztvevők változása
2012-01-23 09:39:16
Résztvevők változása



Back »