Role of the protein matrix in the function of redox proteins  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
49207
Type K
Principal investigator Zimányi, László
Title in Hungarian A fehérjemátrix szerepe a redoxfehérjék működésében
Title in English Role of the protein matrix in the function of redox proteins
Panel Cellular and Developmental Biology
Department or equivalent Institute of Biophysics (HUN-REN Biological Research Centre Szeged)
Participants Bagyinka, Csaba
Bérczi, Alajos
Khoroshyy, Petro
Rákhely, Gábor
Tenger, Katalin
Starting date 2005-01-01
Closing date 2008-12-31
Funding (in million HUF) 13.670
FTE (full time equivalent) 12.48
state closed project





 

Final report

  
Results in Hungarian
Rekombináns citokróm c mutánsokat állítottunk elő és a bevezetett ciszteineket TUPS fotoaktív redox jelölővel jelöltük. Ugyancsak jelöltünk felszíni lizineket. Lézerimpulzussal való gerjesztés után kinetikus spektroszkópiai módszerrel mértük és értelmeztük az elektrontranszfer sebességét a jelölő és a citokróm hem kofaktora között. Megállapítottuk, hogy a jelölő flexibilis kovalens kapcsolata miatt több pozíciót tud felvenni és ezért az elektrontranszfer több exponenciálisból álló kinetikát mutat. A kísérleti adatokat összehasonlítottuk modellszámításokkal és megállapítottuk, hogy mind a konkrét elektrontranszfer útvonalakkal, mind pedig a fehérjével, mint változó sűrűségű folytonos közeggel számoló modell az eredményekkel jól megegyező sebességeket jósol. A citokróm felszínét feltérképeztük elektrontranszfer hatékonyság szempontjából: a hem síkjához viszonyított poláros régiók valamivel hatékonyabbak az egyenlítői régióknál. A citokróm c és a citokróm oxidáz komplexében mérve az elektrontranszfert az eddigieknél nagyobb időfelbontással tudtuk megmérni a CuA (első) elektronakceptor redukciójának idejét, és azt 100 ns-nál gyorsabbnak találtuk. Megállapítottuk, hogy E. coli baktériumban érett holocitokróm c kis mennyiségben spontán módon, hem liáz segítsége nélkül is képződik. Sikerült a hem liáz fehérjét heterológ módon kifejezni és tisztítani, és így apocitokróm és hem felhasználásával in vitro holocitokrómot termelni.
Results in English
We produced recombinant mutant cytochrome c proteins and labeled the introduced cysteines and native lysines with the photoactive redox label TUPS. Pulse laser excitation of TUPS and the ensuing electron transfer between the label and the heme of cytochrome c was followed by kinetic absorption spectroscopy. Due to the flexible covalent link between the label and the protein TUPS can assume multiple positions which result in multiexponential electron transfer kinetics. We compared the experimental data with model calculations and concluded that both the model assuming explicite electron transfer pathways and the model assuming a protein matrix with varying packing density can satisfactorily describe the experimental observations. We mapped the surface of cytochrome c in terms of electron transfer efficiency towards the heme. The polar regions were found to be slightly more efficient („hotter”) than the equatorial regions relative to the plane of the heme. By measuring the electron transfer in the complex of cytochrome c and cytochrome c oxidase at a higher time resolution than in previous studies, we obtained a reduction time of the primary electron acceptor, CuA, which is faster than 100 ns. We found that in E. coli a low efficiency spontaneous maturation of holocytochrome c can take place without the assistance of heme lyase. We expressed and purified yeast heme lyase from E. coli and demonstrated in vitro holocytochrome maturation upon addition of apocytochrome and heme.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=49207
Decision
Yes





 

List of publications

  
Tomcova, I., Branca, R.M.M., Bodó, G., Bagyinka, C. and Smatanova. I.K.: Cross-crystallization method used for the crystallization and preliminary diffraction analysis of a novel di-haem cytochrome c4., Acta Cryst. F62:820–824., 2006
Khoroshyy, P., Tenger, K. and Zimányi, L.: Intra- and interprotein photoinduced electron transfer in respiratory chain redox proteins., Biochim. Biophys. Acta 1757(14):187., 2006
Khoroshyy, P., Tenger, K. and Zimányi, L.: Tuning the electron transfer rate by the redox potential of cytochrome c in complex with cytochrome c oxidase, Biochim. Biophys. Acta 1777:S90, 2008
Tenger, K., Khoroshyy, P., Rákhely, G. And Zimányi, L.: Heterologous overexpression of eukaryotic cytochrome c and cytochrome c heme lyase to study the mechanism of cytochrome c maturation, Biochim. Biophys. Acta 1777:S90, 2008
Branca, R.M.M., Bodo, G., Varkonyi, Z., Debreczeny, M., Osz, J. and Bagyinka, Cs.: Oxygen and temperature-dependent structural and redox changes in a novel cytochrome c4 from the purple sulfur photosynthetic bacterium Thiocapsa roseopersicina, Arch. Biochem. Biophys. 467:174-184, 2007
Branca, R.M.M., Bodo, G., Bagyinka, Cs. And Prokai, L.: De novo sequencing of a 21-kDa cytochrome c4 from Thiocapsa roseopersicina by nanoelectrospray ionization ion-trap and Fourier-transform ion-cyclotron resonance mass spectrometry, J. Mass Spectr. 42:1569–1582., 2007
Saab, M., Estephan, E., Cloitre, T., Legros, R., Cuisinier, F.J.G., Zimányi, L. and Gergely, Cs.: Assembly of purple membranes on polyelectrolyte films, Langmuir, in press, 2009
Palestino, G., Martin, M., Agarwal, V., Legros, R., Cloitre, T., Zimányi, L. Gergely, Cs.: Detection and light enhancement of glucose oxidase adsorbed on porous silicon microcavities, Phys. Stat. Solidi C, in press, 2009
Tenger, K., Khoroshyy, P., Leitgeb, B., Rákhely, G., Borovok, N., Kotlyar, A., Dolgikh, D.A. and Zimányi, L.: Complex kinetics of the electron transfer between the photoactive redox label TUPS and the heme of cytochrome c., J. Chem. Inf. Mod. 45(6):1520-1526, 2005
Mair, T., Zimányi, L., Khoroshyy, P., Müller, A. and Müller, S.C.: Analysis of the oscillatory kinetics of glycolytic intermediates in a yeast extract by FTIR-Spectroscopy, Biosystems 83:188-194, 2006
Zimányi, L., Saltiel, J., Brown, L.S. and Lanyi, J.K.: A Priori Resolution of the Intermediate Spectra in the Bacteriorhodopsin Photocycle: The Time Evolution of the L Spectrum Revealed, J. Phys. Chem. A 110(7):2318-2321., 2006
Tenger, K., Khoroshyy, P., Kovács, K.L., Zimányi, L. and Rákhely, G.: Improved system for heterologous expression of cytochrome c mutants in Escherichia coli., Acta Biol. Hung. 58:23-35., 2007
Martin, M., Saab, M., Cloitre, T., Estephan, E., Legros, R., Cuisinier, F.J.G., Zimányi, L. and Gergely, Cs.: A multitechnique study of bacteriorhodopsin’s photonics towards new optical devices, Proc. of SPIE 6991: 69910A1-10, 2008



Back »