Functional evolution of intrinsically disordered proteins  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
83613
Type PD
Principal investigator Kalmár, Lajos
Title in Hungarian A rendezetlen fehérjék funkcionális evolúciója
Title in English Functional evolution of intrinsically disordered proteins
Keywords in Hungarian alternatív leolvasási keret, alternatív splicing, 1000 genom projekt, polimorfizmus, rendezetlen fehérje, nonsense mediated decay, biomineralizáció
Keywords in English alternative reading frame, alternative splicing, 1000 genom project, polymorphysm, disordered proteins, nonsense mediated decay, biomineralization
Discipline
Bioinformatics (Council of Medical and Biological Sciences)100 %
Panel Genetics, Genomics, Bioinformatics and Systems Biology
Department or equivalent Institute of Molecular Life Sciences (Research Center of Natural Sciences)
Starting date 2010-10-01
Closing date 2013-12-31
Funding (in million HUF) 12.464
FTE (full time equivalent) 2.45
state closed project
Summary in Hungarian
A rendezetlen fehérjék létezésének felismerése óta egyre több eredmény mutat arra, hogy e fehérjék evolúciója eltér a szerkezettel rendelkező fehérjék egyre jobban megismert evolúciójától. Bár a rendezetlen fehérjék funkciója, sejtben betöltött szerepe a legtöbbször igen jól definiálható, aminosav szekvenciájuk mégsem konzerválódik olyan mértékben, mint a szerkezettel rendelkező fehérjékben. A rendezetlen fehérjék összetétele jelentősen különbözik a rendezett fehérjék aminosav összetételétől, ami arra enged következtetni, hogy a két csoport közti evolúciós átmenet nem gyakori. Jelen kutatásom célja a konzervált funkciójú és rendezetlen régiókat tartalmazó fehérjék aminosav változásainak követése, és ezen keresztül olyan evolúciós mechanizmusok felderítése, melyek a rendezetlen fehérjék speciális aminosav összetételének kialakulásához vezettek. Kutatásom elsősorban arra keresi a választ, hogy létezik-e alternatív evolúciós mechanizmus a rendezetlen fehérjék kialakulásában, illetve hogy a már kialakult funkcióval rendelkező rendezetlen szakaszokon belül milyen evolúciós erők hatnak a régió méretére, aminosav összetételére és szekvenciájára.
Summary
Since the discovery of intrinsically disordered proteins (IDPs) several results suggest that the evolution of IDPs differ from that of the better known structured proteins. While the cellular function of IDPs are usually well described and can be associated with a specific segment, their primary sequences are less conserved (compared to the globular proteins). A significant difference can be observed between the amino acid composition of IDPs and globular proteins, suggesting that the evolutionary transition between the two groups is very rare. The primary aim of my work is to discover evolutionary mechanisms that lead to an IDP-specific amino acid composition, by tracking residue changes in proteins with conserved disordered regions. Investigating the IDPs from several points of view, I will search for novel or alternative mechanisms of evolution of disordered proteins evolution, and I will characterize the evolutionary pressure on the amino acid composition, primary sequence and characteristic length of functional disordered protein segments.




 

Final report

  
Results in Hungarian
A PD OTKA pályázatom három éve alatt 3 fő témakörben dolgoztam, melyekből publikációim születtek. A legnagyobb és legjelentősebb témakör közvetlenül a pályázat címéhez kapcsolódik, a rendezetlen fehérjék evolúciójához. Több oldalról megközelítve a kérdést bizonyítottam, hogy bizonyos fiziológiás funkciókban a rendezetlenségnek kulcsszerepe van, a törzsfejlődés minden szintjén a funkcióhoz ezek a fehérjék köthetők. Schád Éva kollégámmal bizonyítottuk, hogy a moduláris evolúció a rendezetlen fehérjék kialakulásában is jelentős szerepet játszhat. Munkám második szelete egyes fehérjék (elsősorban a rendezetlen szakaszok) szerkezeti elemzésével és funkcionális feltárásával kapcsolatos. Ebben a munkában más csoportokkal együttműködve, egy problémát különböző szemszögből nézve jutottunk érdekes eredményekre. Munkám harmadik részében a bioinformatikai ismereteimnek köszönhetően alakult ki egy gyümölcsöző együttműködés a Semmelweis Egyetem Gyógyszerhatástani Intézetével. A több publikációt hozó kooperációban a kutatócsoport nagy mennyiségű eredményének kiértékelésében, értelmezésében segítettem.
Results in English
During the period of my PD OTKA grant, i worked and published on 3 different fields. The majority of my work was related to the main topic of my grant, to the evolution of disordered proteins. We were able to prove, from different point of views, that disordered proteins play key role in many physiological processes, and this role can be found in every level of evolution. With my colleague Eva Schad, we observed, that the well known evolutionary mechanism, called modular evolution, has significant role in the functional evolution of disordered proteins/regions. The second part of my work was related to the structural and functional characterization of certain protein regions (mainly disordered). During these works I cooperated with other research groups, the multiple approaches to the scientific problems let us to find interesting results. In the third part of my work, i provided the bioinformatics background for a research group in the Department of Pharmacodynamics, Semmelweis University, which cooperation proved to be very fruitful. My part in the cooperation, which resulted in 3 scientific publications, was mainly the evaluation and interpretation of the large amount of data extracted from their analyses.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=83613
Decision
Yes





 

List of publications

  
Kalmar L, Homola D, Varga G, Tompa P: Structural disorder in proteins brings order to crystal growth in biomineralization, Bone. 2012 Sep;51(3):528-34., 2012
Lee C, Kalmar L, Xue B, Tompa P, Daughdrill GW, Uversky VN, Han KH.: Contribution of proline to the pre-structuring tendency of transient helical secondary structure elements in intrinsically disordered proteins., Biochim Biophys Acta. 1840(3):993-1003., 2014
Tóth E, Kulcsár PI, Fodor E, Ayaydin F, Kalmár L, Borsy AÉ, László L, Welker E.: The highly conserved, N-terminal (RXXX)8 motif of mouse Shadoo mediates nuclear accumulation., Biochim Biophys Acta. 1833(5):1199-211., 2013
Kostyalik D, Kátai Z, Vas S, Pap D, Petschner P, Molnár E, Gyertyán I, Kalmár L, Tóthfalusi L, Bagdy G.: Chronic escitalopram treatment caused dissociative adaptation in serotonin (5-HT) 2C receptor antagonist-induced effects in REM sleep, wake and theta wave activity., Exp Brain Res. Jan 7, 2014
Kátai Z, Adori C, Kitka T, Vas S, Kalmár L, Kostyalik D, Tóthfalusi L, Palkovits M, Bagdy G.: Acute escitalopram treatment inhibits REM sleep rebound and activation of MCH-expressing neurons in the lateral hypothalamus after long term selective REM sleep deprivation., Psychopharmacology (Berl). 228(3):439-49., 2013
Lajos Kalmar, Daniel Homola, Gabor Varga, Peter Tompa: Structural disorder in proteins brings order to crystal growth in biomineralization, Bone. 2012 Sep;51(3):528-34., 2012
Kalmar L, Acs V, Silhavy D, Tompa P.: Long-Range Interactions in Nonsense-Mediated mRNA Decay Are Mediated by Intrinsically Disordered Protein Regions., J Mol Biol. 2012 Sep 10., 2012
Schad E, Kalmar L, Tompa P.: Exon phase symmetry and intrinsic structural disorder promote modular evolution in the human genome., Nucleic Acids Res 41, 4409-22, 2013
Maki Sakuma, Erika Kovacs, Peter Tompa, Lajos Kalmar: Structural disorder as a key factor in the evolution of frameshifted coding sequences, under submission, 2013
E. Hazy, M. Bokor, L. Kalmar, A. Gelencser, P. Kamasa, KH. Han, K. Tompa, P. Tompa: Distinct hydration properties of WT and familial point mutant A53T of α-synuclein associated with Parkinson's disease, Biophys J. 2011 Nov 2;101(9):2260-6., 2011
Vas S, Kátai Z, Kostyalik D, Pap D, Molnár E, Petschner P, Kalmár L, Bagdy G.: Differential adaptation of REM sleep latency, intermediate stage and theta power effects of escitalopram after chronic treatment., J Neural Transm. 2012 Jun 24., 2012
Kátai Z, Adori C, Kitka T, Vas S, Kalmár L, Kostyalik D, Tóthfalusi L, Palkovits M, Bagdy G.: Acute escitalopram treatment inhibits REM sleep rebound and activation of MCH-expressing neurons in the lateral hypothalamus after long term selective REM sleep deprivation., Psychopharmacology (Berl). 2013 Aug;228(3):439-49., 2013
Tóth E, Kulcsár PI, Fodor E, Ayaydin F, Kalmár L, Borsy AÉ, László L, Welker E.: The highly conserved, N-terminal (RXXX)8 motif of mouse Shadoo mediates nuclear accumulation., Biochim Biophys Acta. 2013 May;1833(5):1199-211., 2013
Gábor Hild, Lajos Kalmár, Roland Kardos, Miklós Nyitrai, Beáta Bugyi: THE OTHER SIDE OF THE COIN: FUNCTIONAL AND STRUCTURAL VERSATILITY OF ADF/COFILINS, European Journal of Cell Biology, In press, 2013
Nóra Meggyesi, Lajos Kalmár, András Bors, Sándor Fekete, Tamás Masszi, Attila Tordai, Hajnalka Andrikovics: Characterization of ABL exon 7 deletion by molecular genetic and bioinformatic methods revealed no association with imatinib resistance in chronic myeloid leukemia, Med Oncol. 2012 Sep;29(3):2136-42., 2011



Back »