DNS helikáz motorok enzimológiája  részletek

súgó  nyomtatás 
vissza »

 

Projekt adatai

 
azonosító
71915
típus K
Vezető kutató Kovács Mihály
magyar cím DNS helikáz motorok enzimológiája
Angol cím Motor enzymology of DNA helicases
magyar kulcsszavak biokémia, enzimológia, molekuláris motorok, DNS, helikáz, kinetika, fehérje
angol kulcsszavak biochemistry, enzymology, molecular motors, DNA, helicase, kinetics, protein
megadott besorolás
Biokémia (Orvosi és Biológiai Tudományok)50 %
Ortelius tudományág: Enzimológia
Biofizika (Orvosi és Biológiai Tudományok)30 %
Ortelius tudományág: Molekuláris biofizika
Biomolekulák bioszintézise, modifikációja és lebontása (Orvosi és Biológiai Tudományok)20 %
Ortelius tudományág: Moleculáris tervezés, de novo tervezés
zsűri Molekuláris Biológia–Molekuláris Interakciók
Kutatóhely Biokémiai Tanszék (Eötvös Loránd Tudományegyetem)
résztvevők Gyimesi Máté
projekt kezdete 2008-04-01
projekt vége 2012-04-30
aktuális összeg (MFt) 24.670
FTE (kutatóév egyenérték) 4.18
állapot lezárult projekt
magyar összefoglaló
A kétszálú DNS szálainak szétválasztására sokféle életfolyamat során szükség van annak érdekében, hogy a molekula információ-tartalma hozzáférhetővé és változtathatóvá váljon. A szétválasztást minden élő sejtben helikáz enzimek végzik, amely “motorok” az ATP hidrolíziséből származó energiát hasznosítják a folyamat során. A projekt célja a RecQ családba tartozó DNS helikázok molekuláris működési mechanizmusának felderítése. Ezek az enzimek alapvető fontosságúak minden élőlényben (rendellenes működésük igen magas tumor prediszpozícióval jár), működési mechanizmusuk azonban ismeretlen. A helikáz aktivitás során történő molekuláris eseményeknek a korábbiaknál jóval nagyobb szerkezeti és időbeli felbontással történő vizsgálatához olyan biokémiai, tranziens enzimkinetikai és egyedi-molekula biofizikai arzenált fogunk alkalmazni, amely jórészt citoszkeletális motor enzimek vizsgálatában került kifejlesztésre. A klinikailag fontos humán BLM és az általános biológiai modellként szolgáló E. coli RecQ enzimek működését fogjuk vizsgálni. Spektroszkópiai és kinetikai kísérleteinkben helyspecifikus fluoreszcens jelzőcsoportokat alkalmazunk, amelyek a helikáz fehérjébe (egyedi triptopfánok), valamint az ATP illetve DNS szubsztrátok különböző pontjaira kerülnek beépítésre. Vizsgálni fogjuk a biológiailag releváns speciális DNS struktúrák helikázok által történő felbontását is, amely aktivitás számos életfolyamatban és betegségben kiemelkedő jelentőséggel bír.
angol összefoglaló
In many life processes, the separation of the two strands of double-helical DNA is necessary in order to access and manipulate its information content. In all living cells, this activity is performed by motor enzymes called helicases that use ATP hydrolysis to fuel the unwinding reaction. The aim of this project is to elucidate the molecular mechanism of double-stranded DNA unwinding by RecQ-family helicases. These helicases are essential from bacteria to humans (their malfunctions cause high predisposition to cancer), but their mechanisms of action are unknown. To assess molecular events underlying helicase activity at a previously unattainable spatial and temporal resolution, we will utilise the highly sophisticated biochemical, transient enzyme kinetic and single-molecule biophysical methodical arsenal that has been pioneered in cytoskeletal motor enzyme research. We will elucidate the mechanism of action of BLM, a medically important human RecQ-family helicase and that of the E. coli RecQ enzyme, a general biological model. We will use various site-specific fluorescent reporters including single tryptophans engineered into the helicase enzymes at different key locations (ATP- and DNA-binding sites), fluorescent nucleotides and fluorescent DNA substrates. We will also determine how RecQ-family helicases unwind biologically relevant specific DNA structures.





 

Zárójelentés

 
kutatási eredmények (magyarul)
A projekt során a genom épségének fenntartásában központi szerepet játszó RecQ-családbeli DNS-helikázok közül az E. coli RecQ enzim és a humán Bloom-szindróma helikáz (BLM) működési mechanizmusát derítettük fel élvonalbeli gyorskinetikai, spektroszkópiai és egyedimolekula-biofizikai technikákkal. Kidolgoztunk egy analitikai eljárást, amelynek segítségével a nukleinsavak mentén haladó motorfehérjék legfontosabb működési jellemzői tranziens kinetikai kísérletsorozatokban meghatározhatók. Meghatároztuk és publikáltuk a RecQ és BLM helikázok egyszálú DNS-en történő transzlokációjának mechanizmusát. Meghatároztuk a BLM helikáz legfontosabb szerkezeti elemeinek szerepét a DNS-átalakító aktivitásokban, valamint leírtuk az enzim szubsztrát-indukált oligomerizációs mechanizmusát. A DNS-szálszétválasztás aktív duplex-destabilizációval megvalósuló mechanizmusát egyedimolekula-vizsgálatokkal derítettük fel. Leírtuk a RecQ helikázok más rekombinációs fehérjékkel történő együttműködésének számos új aspektusát.
kutatási eredmények (angolul)
In this project we elucidated the mechanism of action of two RecQ-family DNA helicases (E. coli RecQ and human Bloom’s syndrome (BLM) helicases), which are essential players in maintaining the integrity of the genome. In this work we applied cutting-edge rapid transient kinetic and single molecule biophysical techniques. We developed an analytical method suitable for the determination of all key functional parameters of DNA-based motor enzymes. We elucidated the mechanism of translocation of RecQ and BLM helicases along single-stranded DNA. We identified the roles of the most important structural elements of BLM in the DNA-restructuring activities, and described the substrate-induced oligomerization mechanism of the enzyme. By using single molecule techniques we elucidated the physical mechanism of DNA strand separation that involves active destabilization of DNA duplexes. We also revealed several novel aspects of the cooperation of RecQ halicases with other proteins during homologous recombination processes.
a zárójelentés teljes szövege https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=71915
döntés eredménye
igen





 

Közleményjegyzék

 
Máté Gyimesi, Kata Sarlós, Mihály Kovács: Working mechanism of the human Bloom’s syndrome helicase, Annual Meeting of the Biophysical Society, Boston, MA, USA, 2009
Gyimesi, M., Sarlós, K., Kovács, M.: Mechanism of translocation of the BLM helicase along DNA, Central-Eastern European INSTRUCT Meeting, Budapest, 2009
Gyimesi, M., Sarlós, K., Kovács, M.: Processive translocation mechanism of the human Bloom’s syndrome helicase along single-stranded DNA, EMBO Meeting on Helicases and Nucleic Acid Machines, Les Diablerets, Switzerland, 2009
Gyimesi, M., Sarlós, K., Kovács, M.: Mechanism of translocation of the BLM helicase along DNA, EMBO Young Investigator Meeting, Istanbul, Turkey, 2009
Sarlós, K., Gyimesi, M., Kovács, M.: Mechanism of DNA-dependent enzymatic activation of Escherichia coli RecQ helicase, EMBO Meeting on Helicases and Nucleic Acid Machines, Les Diablerets, Switzerland, 2009
Gyimesi, M., Sarlós, K., Kovács, M.: A humán Bloom szindróma helikáz processzív transzlokációs mechanizmusa, A Magyar Biokémiai Egyesület Vándorgyűlése, Budapest, 2009
Sarlós, K., Gyimesi, M., Kovács, M.: A DNS-függő enzimaktiváció szerepe a RecQ helikáz működésében, A Magyar Biokémiai Egyesület Vándorgyűlése, Budapest, 2009
Sarlós, K., Gyimesi, M., Kovács, M.: Mechanism of DNA-dependent enzymatic activation of Escherichia coli RecQ helicase, 54th Annual Meeting of the Biophysical Society, San Francisco, CA, USA, 2010
Gyimesi, M. Sarlós, K., Harami, G., Kocsis, Z., Kovács, M.: Deciphering the mechanochemistry of RecQ-family DNA helicases, EMBO DNA Repair Meeting, Brno, Czech Republic, 2010
Gyimesi, M., Sarlós, K., Derenyi, I., Kovács, M.: Streamlined determination of processive run length and mechanochemical coupling of nucleic acid motor activities, Nucleic Acids Research, 2010 Jan 31, 2010
Gyimesi, M., Sarlós, K., Kovács, M.: Processive translocation mechanism of the human Bloom’s syndrome helicase along single-stranded DNA, Nucleic Acids Research, 2010 Mar 8, 2010
Sarlós Kata, Gyimesi Máté, Kovács Mihály: Anyagmozgatás és információ-továbbítás a sejtben: biológiai motorok, Természet Világa 2009. május, 2009
Takács Balázs, Kovács Mihály: Motorok a sejtben - Mi hajt bennünket?, Élet és Tudomány, LXIV/6., 2009
Gyimesi Máté, Vellai Tibor, Kovács Mihály: A genetikai állomány stabilitása: helikáz enzimek szerepe a DNS-hibajavításban, Természet Világa, 2010. március, 2010
Gyimesi, M., Pires, R. H., Sarlós, K., Módos, K., Kellermayer, M. S., Kovács, M.: A szubsztrát-indukált oligomerizáció szerepe a humán Bloom-szindróma helikáz (BLM) működési mechanizmusában, Magyar Biokémiai Egyesület Vándorgyűlése, Budapest, 2010
Gyimesi, M., Sarlós, K., Kovács, M.: Two RecA domains comprise a minimal functional unit of the human BLM helicase, 55th Annual Meeting of the Biophysical Society, Baltimore, MD, USA, 2011
Gyimesi, M., Harami, G. M., Sarlós, K., Hazai, E., Bikádi, Z., Kovács, M.: Complex activities of the human Bloom's syndrome helicase are encoded in a core region comprising the RecA and Zn-binding domains., Nucleic Acids Res. 2012 Jan 16 [Epub ahead of print], 2012
Sarlós, K., Gyimesi, M., Kovács, M.: RecQ helicase translocates along single-stranded DNA with a moderate processivity and tight mechanochemical coupling., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, in press, 2012





 

Projekt eseményei

 
2010-08-19 09:58:20
Kiegészítő támogatás beolvasztása




vissza »