Serine proteases of the immune system: structure, function,, physiological significance  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
46444
Type K
Principal investigator Gál, Péter
Title in Hungarian Szerin proteázok az immunrendszerben: szerkezet, funkció, fiziológiai jelentőség
Title in English Serine proteases of the immune system: structure, function,, physiological significance
Panel Immunity, Cancer and Microbiology
Department or equivalent Institute of Enzymology, BRC, Hungarian Academy of Sciences
Participants Ambrus, Géza
Beinrohr, László
Cseh, Sándor
Kocsis, Andrea
Lorincz, Zsolt
Sebestyén, Edina
Závodszky, Péter
Starting date 2004-01-01
Closing date 2007-12-31
Funding (in million HUF) 10.922
FTE (full time equivalent) 0.00
state closed project





 

Final report

  
Results in Hungarian
A komplement rendszer egy szerin proteázokból álló kaszkádrendszer, amely a természetes immunitás részeként fontos szerepet tölt be a fertőzések elleni védekezésben. Munkánk során tanulmányoztuk a komplement aktiválódás klasszikus és lektin útjában résztvevő szerin proteáz enzimek szerkezetét, működését és fiziológiai jelentőségét. Meghatároztuk a lektin út kulcsenzimének, a MASP-2-nek a térszerkezetét aktív és zimogén formában. Jellemeztük a két forma enzimatikus tulajdonságait is. A szerkezetekből és mérésekből kiindulva modelleztük a MASP-2 szubsztrát-indukálta autoaktiválódási mechanizmusát atomi szinten. Ugyancsak meghatároztuk a C1r, a klasszikus aktiválódási út során autoaktiválódó, szerin proteáz térszerkezetét. A térszekezet és mérési adatok alapján egy új modellt alkottunk a klasszikus út iniciációs lépésére, a C1r autokativálódására a C1 komplexen belül. NMR spektroszkópia segítségével vizsgáltuk, hogy a C1r molekula mely szegmense felelős a funkcióhoz szükséges konformációs flexibilitásért. A komplement proteázok szubsztrátspecificitásának tanulmányozása során megerősítettük, hogy a vérben található két proteolitikus kaszkádrendszer, a véralvadás és a komplement, nem függetlenek egymástól, hanem több ponton is kölcsönhatásban állnak. Sikerült meghatároznunk a korai komplement proteázok közös fiziológiás inhibitorának, a C1-inhibitornak a térszerkezetét. A térszerkezet alapján megmagyaráztuk a heparin inhibitor-moduláló hatását, valamint a betegséget (örökletes angioödéma) okozó mutációk szerkezeti hátterét.
Results in English
The complement system is a proteolytic cascade system that plays an essential role in the innate immunity. We studied the structure, function and physiological relevance of the serine proteases involved in the classical and lectin activation pathways of complement. We determined the 3D structures of the zymogen and active forms MASP-2 which is the key enzyme of the lectin pathway. We also characterized the enzymatic properties of the two forms. Using the structural and experimental data we built an in silico model for the mechanism of the substrate-induced autoactivation of MASP-2. We also solved the crystal structure of Cr, which is the autoactivating protease of the classical pathway. Based on our data we built a new functional model for the initiation step of the classical pathway: the autoactivation of C1r in the C1 complex. We used NMR to study the conformational flexibility of C1r in solution. Our study concerning the substrate specificity of the complement proteases reinforced our view that the two proteolytic cascade systems that are present in the blood plasma (ie the complement and the coagulation systems) are not independent, but interact with each-other in several ways. We managed to determine the 3D structure of the C1-inhibitor, which is the common inhibitor of the early complement proteases and some other proteases in the blood. The structure revealed the background of the inhibitor function modulating effect of heparin and we could explain the structural basis of some mutation which lead to the development of the disease, hereditary angioedema.
Full text http://real.mtak.hu/1432/
Decision
Yes





 

List of publications

  
Presanis, J. S., Hajela, K., Ambrus, G., Gál, P. and Sim, R. B.: Differential substrate and inhibitor profiles for human MASP-1 and MASP-2, Mol. Immunol. 40, 921-929, 2004
Gál, P., Ambrus, G., Lőrincz, Zs. and Závodszky, P.: The initiation complexes of the classical and lectin pathways, in The complement system, Novel roles in health and disease, ed. Janos Szebeni, Kluwer Academic Publisher, Norwell, MA USA, ISBN 1-4020-8055-7, 2004
Harmat, V., Gál, P., Kardos, J., Szilágyi, K., Ambrus, G., Végh, B., Náray-Szabó, G. and Závodszky, P.: The structure of MASP-2 reveals that nearly identical substrate specificities of C1s and MASP-2 are realized through different sets of enzyme-substrate interactions, J.Mol. Biol. 342, 1533-1546, 2004
Gál, P., Harmat, V., Kocsis, A., Bián, T., Barna, L., Ambrus, G., Végh, B., Balczer, J., Sim, R. B., Náray-Szabó, G. and Závodszky, P.: A true autoactivating enzyme Structural insight into mannose-binding lectin-associated serine protease-2 activation, J. Biol. Chem. 280, 33435-33444, 2005
Gál, P., Harmat,V. and Závodszky,P.: MASP-2 crystal structure and uses thereof, Europen Patent No. 04762809.4-1212-DK2004000589, 2006
Krarup, A., Wallis, R., Presanis, J.S., Gál, P. and Sim, R.B.: Simultaneous activation of complement and coagulation by MBL-associated serine protease 2, PLos ONE 2(7): e623. doi:10.1371/journal.phone.0000623, 2007
Beinrohr, L., Harmat, V., Dobó, J., Lőrincz, Zs., Gál, P. and Závodszky, P.: C1 inhibitor serpin domain structure reveals the likely mechanism of heparin potentiation and conformational disease, J. Biol. Chem. 282, 21100-21109, 2007
Gál, P., Barna, L., Kocsis, A. and Závodszky P.: Serine proteases of the classical and lectin pathways: Similarities and differences, Immunobilogy, 212, 267-277, 2007
Kardos, J., Harmat, V., Palló, A., Barabás, O., Szilágyi, K., Gráf, L., Náray-Szabó, G., Goto, Y., Závodszky, P. and 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, Mol. Immunol. in press., 2008
Szeplaki, G., Varga, L., Laki, J., Dosa, E., Rugonfalvi-Kiss, S., Madsen, H.O., Prohaszka, Z., Kocsis, A., Gal, P., Szabo, A., Acsady, G., Karadi, I., Selmeci, L., Garred, P., Fust, G., Entz, L.: Low C1-inhibitor levels predict early restenosis after eversion carotid endarterectomy, Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 27, 2756-62, 2007



Back »