Local mechanical stability and elasticity in the muscle protein titin  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
49514
Type F
Principal investigator Grama, László
Title in Hungarian Lokális mechanikai stabilitás és rugalmasság a titin izomfehérjében
Title in English Local mechanical stability and elasticity in the muscle protein titin
Panel Molecular and Structural Biology and Biochemistry
Department or equivalent Institute of Biophysics (University of Pécs)
Starting date 2005-01-01
Closing date 2009-06-30
Funding (in million HUF) 4.150
FTE (full time equivalent) 1.06
state closed project





 

Final report

  
Results in Hungarian
A pályázat célja az izom passzív rugalmasságáért felelős óriás izomferhérjéből, a titinből kiválasztott molekulaszakaszok mechanikai tulajdonságainak vizsgálata volt. Munkánk során megvizsgáltunk egy csak vázizomban megtalálható, nyolc modul hosszúságú molekulaszakaszt, amelyről kimutattuk, hogy az egyes moduloknak az őket megnyújtó erővel szembeni ellenállása széles tartományban változhat, és nem szisztematikusan kisebb, mint a minden izomtípusban jelenlévő moduloké. Ez arra utal, hogy a titin megnyújtásakor az előbbi szakasz nem tekeredik ki korábban, mint az utóbbi. Tanulmányoztuk a titin egy speciális, ún. PEVK szakaszát, amelyet számos korábbi közleményben ideális polimernek tekintettek, feltételezve, hogy egyes elemei nem hatnak kölcsön egymással. Rövid PEVK szakaszokon végzett vizsgálataink azt mutatták, hogy a ezek a fragmentumok nem tekinthetők ideális polimernek, és hogy alakjukat és rugalmasságukat befolyásolhatják a lánc egyes részei között ható elektrosztatikus kölcsönhatások. Ez alapján lehetséges lehet, hogy az izomban a PEVK környezetében található ionkoncentrációkon keresztül finomhangolható a PEVK szakasz rugalmassága. A titinmolekulákat egyik végükön kipányvázó komplex két moduljáról (Z1 és Z2) kimutattuk, hogy mechanikai stabilitásuk önmagukban alacsonyabb, mint a hasonló, már vizsgált moduloké, a komplex így valószínűleg azáltal válik elég ellenállóvá, hogy abban a Z1 és Z2 modulok és a telethonin fehérje egymást stabilizálják.
Results in English
The aim of the project was to study the mechanical properties of given molecular segments from the giant muscle protein titin, a molecule responsible for the passive elasticity of muscle. We studied an eight-domain-long segment, present only in skeletal muscle, and showed that the resistance of the individual modules to force is not homogeneous, and it is not systematically lower than that of modules present in all muscle types. This suggests that when titin is stretched, the former modules do not unfold earlier than the latter ones. We explored a special segment of titin, called PEVK, which, in several previous publications, was considered to be an ideal polymer, assuming that the elements of the polymer chain do not interact with each other. Our studies on short PEVK fragments showed that these segments did not behave as ideal polymers, and that their shape and flexibility may be influenced by electrostatic interactions between the chain segments. This raises the possibility that the elasticity of the PEVK region in muscle may be fine-tuned by ion concentrations of the environment. In the case of two modules (Z1 and Z2), components of the complex that anchors one end of titin molecules, we found that their mechanical stability is lower than that of similar, previously studied modules, suggesting that the high stability of the complex is due to the fact that Z1 and Z2 and the protein telethonin stabilize each other.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=49514
Decision
Yes





 

List of publications

  
Grama L, Nagy A, Scholl C, Huber T, Kellermayer MSZ: Local Variability in the Mechanics of Titin's Tandem Ig Segments, Croatica Chemica Acta 78(3): 405-411, 2005
Miklós S.Z. Kellermayer, Árpád Karsai, András Kengyel, Attila Nagy, Pasquale Bianco, Tamás Huber, Ágnes Kulcsár, Csaba Niedetzky, Roger Proksch, László Grama: Spatially and temporally synchronized atomic force and total internal reflection fluorescence microscopy for imaging and manipulating cells and biomolecules, Biophysical Journal, 91(7): 2665-2677, 2006
Grama L, Nagy A, Scholl C, Huber T, Kellermayer MSZ: Local variability in the mechanics of titin's tandem Ig segments, EMBO/HHMI Central European Scientists Meeting, Budapest, 2005
Tamás Huber, Lívia Fülöp, László Grama, Botond Penke, Miklós S.Z. Kellermayer: Conformational dynamics of titin PEVK explored with FRET spectroscopy, Biophysical Journal 96(3): 319a-320a - 53rd Annual Meeting of the Biophysical Society, Boston, USA, February 28 - March 4, 2009
Bianco P, Nagy A, Kengyel A, Grama L, Kellermayer MSZ: Interaction forces between F-actin and titin’s PEVK domain, Biophys J 90, 50th Annual Meeting of the Biophysical Society, Salt Lake City, USA, February 16-22, 2006
Kellermayer MSZ, Karsai Á, Nagy A, Kengyel A, Huber T, Mártonfalvi T, Grama L: Synchronized atomic force and total internal reflection fluorescence microscopy for imaging cells and biomolecules, Biophys J 90, 50th Annual Meeting of the Biophysical Society, Salt Lake City, USA, February 16-22, 2006
Grama L, Nagy A, Scholl C, Huber T, Kellermayer MSZ: Lokális variabilitás a titin tandem Ig szegmensének mechanikai stabilitásában, 35. Membrán Transzport Konferencia, Sümeg, 2005
Kollár Veronika, Grama László és Kellermayer Miklós: A titin Z-lemez horgonyzó komplex nanomechanikai vizsgálata, 39. Membrán Transzport Konferencia, Sümeg, 2009
Dávid Szatmári, Tamás Huber, Viktória Németh, Veronika Kollár, László Grama, Miklós Kellermayer: Dissecting the mechanosensor functions of titin, 9th International Symposium on Instrumental Analysis, June 29 - July 2, Pécs, 2008
Kellermayer MSZ, Bianco P, Nagy A, Karsai Á, Kengyel A, Huber T, Kiss B, Mártonfalvi Zs, Szatmári D, Grama L: Nanomechanics of single biomolecules, Joint meeting of Hungarian and German Biophysicists, Hünfeld, Germany, May 17-20, 2007
Grama L, Nagy A, Karsai Á, Bianco P, Kengyel A, Huber T, Mártonfalvi Zs, Kiss B, Murvai Ü, Benke M, Decker B, Kellermayer MSZ: Expanding the temporal and spatial scales in scanning force microscopy, Euro AFM Forum, Münster, Germany, September 3-5, 2007
Kellermayer MSZ, Nagy A, Karsai Á, Kengyel A, Huber T, Kiss B, Mártonfalvi Zs, Murvai Ü, Bianco P, Grama L: Imaging and mechanics of individual biomolecules explored with nanobiotechnology tools, International Autumn School in Biophysics. Mangalia, Romania, October 11-16, 2007



Back »