Relationship between stability, conformational flexibility and function of proteins  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
46412
Type K
Principal investigator Závodszky, Péter
Title in Hungarian Összefüggés a fehérjék stabilitása, konformációs flexibilitása és működése között
Title in English Relationship between stability, conformational flexibility and function of proteins
Panel Molecular and Structural Biology and Biochemistry
Department or equivalent Institute of Enzymology, BRC, Hungarian Academy of Sciences
Participants Barna, László
Csala, Zoltán
Hajdú, István
Kamondi, Szilárd
Kulcsár, Péter
Németh, Attila
Szilágyi, András
Starting date 2004-01-01
Closing date 2007-12-31
Funding (in million HUF) 18.929
FTE (full time equivalent) 0.00
state closed project





 

Final report

  
Results in Hungarian
Homológ hőkedvelő, mezofil és hidegtűrő enzimek sorozatainak szerkezeti, szerveződési (folding) és funkcionális (reakció kinetikai) összehasonlító vizsgálatát végeztük el. A katalitikus reakció enzimkinetikai paramétereinek a hőmérséklet és a konformációs fluktuációk (relaxációs spektrum) függvényében történő analízisével megállapítottuk, hogy a gliceraldehid-3-foszfát dehidrogenáz enzim alegységei közötti allosztérikus jeltovábbításban a molekula dinamikus tulajdonságainak meghatározó szerepe van. A több doménből álló modellfehérjék (IPMDH, PGK) esetében feltártuk a doménzáródás atomi szintű lépéseinek összefüggését a katalitikus folyamat egyes elemeivel. A fehérjék folding-refolding folyamatainak kinetikai analízísével több, a hőstabilitás mechanizmusát értelmező új megállapítást tettünk. Vizsgáltuk a Thermotoga maritima eubaktériumból származó, hasonlóságot mutató termofil és hipertermofil xilanázok hőstabilitása közötti különbség szerkezeti hátterét. Irányított family shuffling segítségével számos kiméra enzimet állítottunk elő a két vad típusú xilanázból. A termofil xilanáz enzim terminális régióit lecserélve a hipertermofil xilanáz enzim terminális régióira, a termofil enzim hőstabilitását 12 oC-kal megnöveltük. A létrehozott kiméra konstrukciók arra világítottak rá, hogy a terminális régiók közötti kölcsönhatás stabilizálásával megnövelhető azon fehérjék hőstabilitása, amelyek terminális régiói megfelelő közelségben találhatóak.
Results in English
Comparative structural, folding and functional studies were completed using sets of homologous thermophilic, mesophilic, and psychrotropic enzymes. It was revealed that the dynamic features of the enzyme molecule are essential for the mechanism of intramolecular, allosteric signal transduction between subunits of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase. The steps of domain closure, at the atomic level, were related to individual elements of the catalytic process in the case of multidomain enzymes (IPMDH, PGK). A novel mechanistic interpretation was developed based on kinetic analyses of folding-refolding processes. The structural background of the difference in heat stabilities between homologous thermophilic and hyperthermophilic xylanases from Thermotoga maritima was studied. Several chimeric constructs of the two parental enzymes were produced by directed family shuffling. A significant increase in heat stability was achieved in the case of one construct. Exchanging the terminal regions of the thermophilic enzyme by the respective fragments of the hyperthermophilic xylanase, the heat stability of the enzyme increased by 12 oC. Characterization of chimeric constructs showed that the interactions between terminal regions have an important role in stabilizing protein structure, and based on this observation, heat stability can be increased in proteins in which the terminal regions are in close proximity.
Full text http://real.mtak.hu/1422/
Decision
Yes





 

List of publications

  
Szilágyi A, Györffy D, Závodszky P: The twilight zone between protein order and disorder, Biophys J (közlésre elküldve), 2008
Hajdú I, Bőthe C, Szilágyi A, Kardos J, Gál P, Závodszky P: Adjustment of conformational flexibility of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase as a means of thermal adaptation and allosteric regulation, European Biophysics Journal with Biophysics Letters (közlésre elküldve), 2008
Hajdú I, Szilagyi A, Kardos J, Závodszky P: Thermal adaptation of enzymatic reactions is driven by conformational fluctuations, European Biophysics Journal with Biophysics Letters, 2007
Hajdú I, Szilagyi A, Kardos J, Závodszky P: Adaptation of dehydrogenases to extreme environments, Regional Biophysics Conference, 2007
Kardos J, Harmat V, Palló A, Barabás O, Szilágyi K, Gráf L, Náray-Szabó G, Goto Y, Závodszky P, Gál P.: Revisiting the mechanism of the autoactivation of the complement protease C1r in the C1 complex: Structure of the active catalytic region of C1r., Molecular Immunology, 2008
Harmat V, Gál P, Kardos J, Szilágyi K, Ambrus G, Végh B, Náray-Szabó G, Závodszky P.: The structure of MBL-associated serine protease-2 reveals that identical substrate specificities of C1s and MASP-2 are realized through different sets of enzyme-substrate interactions., Journal of Molecular Biology, 2004
Gál P, Harmat V, Kocsis A, Bián T, Barna L, Ambrus G, Végh B, Balczer J, Sim RB, Náray-Szabó G, Závodszky P.: A true autoactivating enzyme. Structural insight into mannose-binding lectin-associated serine protease-2 activations., Journal of Biological Chemistry, 2005
Flachner B, Varga A, Szabo J, Barna L, Hajdu I, Gyimesi G, Zavodszky P, Vas M.: Substrate-Assisted Movement of the Catalytic Lys 215 during Domain Closure: Site-Directed Mutagenesis Studies of Human 3-Phosphoglycerate Kinase., Biochemistry, 2005
Osvath S, Kohler G, Zavodszky P, Fidy J.: Asymmetric effect of domain interactions on the kinetics of folding in yeast phosphoglycerate kinase., Protein Science, 2005
Debreczeni JE, Farkas L, Harmat V, Hetenyi C, Hajdu I, Zavodszky P, Kohama K, Nyitray L.: Structural evidence for non-canonical binding of Ca2+ to a canonical EF-hand of a conventional myosin., Journal of Biological Chemistry, 2005
Osvath S, Herenyi L, Zavodszky P, Fidy J, Kohler G.: Hierarchic finite level energy landscape model: to describe the refolding kinetics of phosphoglycerate kinase., Journal of Biological Chemistry, 2006
Varga A, Flachner B, Konarev P, Graczer E, Szabo J, Svergun D, Zavodszky P, Vas M.: Substrate-induced double sided H-bond network as a means of domain closure in 3-phosphoglycerate kinase, FEBS Letters, 2006
Szenczi A, Kardos J, Medgyesi GA, Zavodszky P.: The effect of solvent environment on the conformation and stability of human polyclonal IgG in solution., Biologicals., 2006
Vegh BM, Gal P, Dobo J, Zavodszky P, Vonderviszt F.: Localization of the flagellum-specific secretion signal in Salmonella flagellin., Biochem Biophys Res Commun., 2006
Szilagyi A, Kardos J, Osvath Sz, Barna L, Zavodszky P: Protein folding, In: Lajtha A, Banik N (eds.): Handbook of Neurochemistry and Molecular Neurobiology, Volume 7, Chapter 10. Springer, 2007
Beinrohr L, Harmat V, Dobó J, Lörincz Z, Gál P, Závodszky P.: C1 inhibitor serpin domain structure reveals the likely mechanism of heparin potentiation and conformational disease., Journal of Biological Chemistry, 2007
Graczer E, Varga A, Hajdu I, Melnik B, Szilagyi A, Semisotnov G, Zavodszky P, Vas M: Rates of unfolding, rather than refolding, determine thermal stabilities of thermophilic, mesophilic and psychrotrophic IPMDHs, Biochemistry, 2007



Back »