A fehérjék működése, ahogy a krisztallográfus látja ELTE Kémiai Intézet, Szerkezeti Kémia és Biológia Laboratórium MTA-ELT...
Fehérjék röntgendiffrakciós szerkezetvizsgálata: kémia a biológia mögött  <ul><li>Térszerkezet  </li></ul><ul><li>Katalit...
Fehérjekrisztallográfia: lehetőségek és korlátok Elektronsűrűségi térkép Atomi pozíciók Diffrakciós mintázat Kristály Szer...
Szerin proteázok <ul><li>A fehérjék egy nagy csoportja:  katalizátorok (enzimek) </li></ul><ul><li>Szerin-proteázok: </li>...
Prolil-oligopeptidáz család <ul><li>Kb. 700 aminosav, két nagy szerkezeti egység: proteáz és  propeller domén </li></ul><u...
Hogyan jut be a szubsztrát az aktív helyre? <ul><li>1.  Kristályszerkezetek zártak – oldatban kinyílik </li></ul><ul><li>E...
Hogyan jut be a szubsztrát az aktív helyre? <ul><li>2. Eleve van egy bejárat a domének között </li></ul><ul><li>Pl. dipept...
Acilpeptid hidroláz szerkezetvizsgálata <ul><li>csukott/csukott </li></ul><ul><li>Vad típus </li></ul><ul><li>Vad típus  e...
A szerkezetek kétállapotú rendszerre utalnak <ul><li>A domének szerkezete nagyon hasonlít a különböző szerkezetekben </li>...
A katalitikus és szelektivitási funkció szétválik csukott   Mi változik a kinyílás során? A szubsztrát bejutása  lehetsége...
Stabil állapotok mozgékony régiókkal:  <ul><li>A szerkezet kinyílása  és a katalitikus hely „szétszerelődése” összefügg: <...
Zárt szerkezetek: az Asp szerepe a katalízisben <ul><li>Asp/Ala mutáns </li></ul><ul><li>Az Asp karboxilát csoportot vízmo...
Mechanizmus: konformációs szelekció <ul><li>Csak egyféle nyitott szerkezet </li></ul><ul><li>A nyitott szerkezetekben szét...
<ul><li>ELTE Szerkezeti Kémia és Biológia Laboratórium </li></ul><ul><li>Náray-Szabó Gábor </li></ul><ul><li>Karancsiné  M...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Harmat Veronika - Fehérjék működésének vizsgálata krisztallográfiával - Budapest Science Meetup Május

836 views

Published on

Published in: Education
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
836
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
2
Actions
Shares
0
Downloads
2
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Harmat Veronika - Fehérjék működésének vizsgálata krisztallográfiával - Budapest Science Meetup Május

  1. 1. A fehérjék működése, ahogy a krisztallográfus látja ELTE Kémiai Intézet, Szerkezeti Kémia és Biológia Laboratórium MTA-ELTE Fehérjemodellező Kutatócsoport Harmat Veronika http://www.chem.elte.hu/departments/protnmr
  2. 2. Fehérjék röntgendiffrakciós szerkezetvizsgálata: kémia a biológia mögött <ul><li>Térszerkezet  </li></ul><ul><li>Katalitikus mechanizmus </li></ul><ul><li>Molekuláris felismerés </li></ul><ul><li>Hajlékonyság, rugalmasság </li></ul><ul><li>Molekuláris motorok </li></ul><ul><li>Mutációk hatása </li></ul><ul><li>Gyógyszertervezés </li></ul>Kémiai Nobel díj 2009 Riboszóma szerkezetvizsgálata V. Ramakrishnan, T. A. Steitz, A. E. Yonath (több mint 120 szerkezet) 30S alegység: ~35000 atom, 50S alegység:~64000 atom Kémiai Nobel díj 1962 Globuláris fehérjék szerkezetvizsgálata M. F. Perutz, J. C. Kendrew mioglobin:~1200 atom
  3. 3. Fehérjekrisztallográfia: lehetőségek és korlátok Elektronsűrűségi térkép Atomi pozíciók Diffrakciós mintázat Kristály Szerkezet-hatás összefüggések Fehérje oldat <ul><li>A vizsgálathoz egykristály előállítása szükséges </li></ul><ul><ul><li>Stabil konformációjú fehérjék vizsgálhatók (globuláris fehérjék) </li></ul></ul><ul><ul><li>A konformáció az oldatban és a kristályban általában hasonló </li></ul></ul><ul><li>A kristálybeli elektronsűrűség térbeli és időbeli átlagát kapjuk meg </li></ul><ul><li>Időfelbontásos krisztallográfia: fotokémiai reakció vagy a reakció befagyasztása </li></ul>
  4. 4. Szerin proteázok <ul><li>A fehérjék egy nagy csoportja: katalizátorok (enzimek) </li></ul><ul><li>Szerin-proteázok: </li></ul><ul><li>Fehérjelánc elhasítása  </li></ul><ul><li>Fontos a működés szabályozása/korlátozása </li></ul><ul><li>Katalízis: </li></ul><ul><li>A reaktív amonisav: szerin (Ser) </li></ul><ul><li>Katalitikus triád Ser-His-Asp </li></ul>Szubsztrát Kiindulási molekulák Termék molekulák Átmeneti állapot Katalizátorral Reakcióút Energia
  5. 5. Prolil-oligopeptidáz család <ul><li>Kb. 700 aminosav, két nagy szerkezeti egység: proteáz és propeller domén </li></ul><ul><li>Az aktív hely a két domén közötti üregben van  méret szelektivitás, oligopeptidázok (csak rövid, 20-30 aminosav hosszú molekulákat hasítanak) </li></ul><ul><li>Funkció: </li></ul><ul><li>Neuropeptidek szintjének szabályozása </li></ul><ul><li>Inkretinek lebontása – glükóz metabolizmus </li></ul><ul><li>Jelentőség a rákgyógyászatban </li></ul>üreg Kat. triád propeller proteáz Fülöp et al, Cell 94 , 161 , 1998 „ Csukott” szerkezet
  6. 6. Hogyan jut be a szubsztrát az aktív helyre? <ul><li>1. Kristályszerkezetek zártak – oldatban kinyílik </li></ul><ul><li>Erre vonatkozó vizsgálatok: </li></ul><ul><li>Hajlékony rész a két domén határán és N-terminális (MD) </li></ul><ul><li>Kristályosítási műtermékben szétnyílt a két domén </li></ul><ul><li>pl. prolil oligopeptidáz, acilpeptid hidroláz </li></ul>Shan et al, PNAS 102, 3599, 2005 Fuxreiter et al, Proteins. 60 , 504 , 2005
  7. 7. Hogyan jut be a szubsztrát az aktív helyre? <ul><li>2. Eleve van egy bejárat a domének között </li></ul><ul><li>Pl. dipeptidil peptidáz IV </li></ul>Rasmussen et al Nat Struct Biol. 10 , 19 , 2003
  8. 8. Acilpeptid hidroláz szerkezetvizsgálata <ul><li>csukott/csukott </li></ul><ul><li>Vad típus </li></ul><ul><li>Vad típus enzim/termék komplexek </li></ul><ul><li>nyitott/csukott </li></ul><ul><li>Vad típus </li></ul><ul><li>Asp/Ala mutáns </li></ul><ul><li>Asp/Asn mutáns </li></ul><ul><li>(csak üres szerkezetek) </li></ul>nyitott/nyitott Asp/Ala mutáns (üres szerkezet) <ul><li>Szimmetrikus dimer </li></ul><ul><li>A kristályszerkezetek zártak </li></ul>Eredeti célkitűzés: <ul><li>A katalitikus triádbeli Asp szerepének felderítése </li></ul><ul><li>Vad típusú, Asp/Asn és Asp/Ala mutánsok összehasonlítása </li></ul>Harmat et al, J Biol Chem, 286, 1987 2011
  9. 9. A szerkezetek kétállapotú rendszerre utalnak <ul><li>A domének szerkezete nagyon hasonlít a különböző szerkezetekben </li></ul><ul><li>A monomerek konformációja független a másik monomer konformációjától </li></ul><ul><li>A nyitott szerkezetek minden esetben egyforma mértékben vannak kinyílva </li></ul>
  10. 10. A katalitikus és szelektivitási funkció szétválik csukott Mi változik a kinyílás során? A szubsztrát bejutása lehetséges Katalitikusan inaktív konformáció nyitott Az aktív hely intakt, a reakció lejátszódhat A szubsztrát nem tud bejutni az aktív helyhez
  11. 11. Stabil állapotok mozgékony régiókkal: <ul><li>A szerkezet kinyílása és a katalitikus hely „szétszerelődése” összefügg: </li></ul>Ser A His-hurok és vele kölcsönható hurok kinyíláskor destabilizálódik. Asp ● csukott szerkezet His His mozgékony merev
  12. 12. Zárt szerkezetek: az Asp szerepe a katalízisben <ul><li>Asp/Ala mutáns </li></ul><ul><li>Az Asp karboxilát csoportot vízmolekula helyettesíti </li></ul><ul><li>Ez a His oldallánc eltolódását okozza </li></ul><ul><li>A His – Ser kapcsolat kedvezőtlen a katalízis szempontjából </li></ul><ul><li> Katalizátorként nem működik </li></ul>● vad típusú szerkezet ● propeller ● Ser ● His hurok ● Asp hurok
  13. 13. Mechanizmus: konformációs szelekció <ul><li>Csak egyféle nyitott szerkezet </li></ul><ul><li>A nyitott szerkezetekben szétszerelődött aktív hely, His hurok átrendeződött </li></ul><ul><li>A csukott szerkezet lehet üres, vagy szubsztrát-kötött </li></ul><ul><li>Oldatban nyitott-csukott egyensúly, a szubsztrátkötés hatására a csukott állapot stabilizálódik </li></ul>
  14. 14. <ul><li>ELTE Szerkezeti Kémia és Biológia Laboratórium </li></ul><ul><li>Náray-Szabó Gábor </li></ul><ul><li>Karancsiné Menyhárd Dóra </li></ul><ul><li>Beke-Somfai Tamás </li></ul>Együttműködők MTA Enzimológiai Intézet Polgár László Domokos Klarissza Szeltner Zoltán Szamosi Ilona MTA Kémiai Kutatóközpont Palló Anna

×