Deciphering the biological role of Ddi1-like protein family

Abstract

Představitelé rodiny proteinů podobných Ddi1 (z angl. DNA damage-inducible protein homolog 1) patří do skupiny tzv. "přenašečů", které jsou v buňce zodpovědné za regulaci degradace proteinů v ubikvitin-proteasomálním systému. Proteiny podobné Ddi1 se od ostatních přenašečů liší specifickou doménou podobnou retrovirálním proteasam, která patří mezi aspartové proteasy. Nedávno byla v jejich struktuře taktéž objevena vysoce konservovaná helikální doména. V poslední době se objevují studie, které popisují nové funkce členů rodiny protein podobných Ddi1 a to v rámci udržování buněčné homeostázy v odpovědi na stresové podněty, např. v reakci na proteotoxické podmínky nebo v opravě poškozené DNA. Tato disertační práce se zabývá charakterizací vybraných členů rodiny proteinů podobných Ddi1 a to jak na molekulární úrovni, tak v biologických studiích na myších modelech. Byla vyřešena struktura domény podobné ubikvitinu (ubiquitin-like domain, UBL) v rámci kvasinkového proteinu Ddi1. Následně byly porovnány vazebné vlastnosti domén UBL kvasinkového proteinu Ddi1 a lidského proteinu DDI2. Doména UBL a motiv vázající ubikvitin (ubiquitin interacting motif, UIM) lidského homologu DDI2 sice specificky vážou ubikvitin, zároveň je však tato vazba velice slabáv porovnání s jinými ubikvitin vazebnými doménami. Naše...

Ddi1-like protein family has been recently raised into the spotlight by the scientific community due to its important roles in cellular homeostasis maintenance. It represents a specific group among shuttling proteins of the ubiquitin-proteasome system. When compared to other shuttles, Ddi1-like protein family members harbor a unique retroviral-protease like domain besides the conventional ubiquitin-like (UBL) domain and domains interacting with ubiquitin. In addition, a helical domain of Ddi (HDD) has been recently found in most of the orthologs. In this thesis, I focus on characterization of several members of Ddi1-like protein family, both on molecular level using NMR and in model mouse strains via a variety of biological methods. Solution structure of the UBL domain of Ddi1p of S. cerevisiae was solved and its characteristics were compared to those of the UBL domain of its human ortholog. Furthermore, we show that human DDI2 specifically binds to ubiquitin with its terminal domains, both the UBL and the UIM; however, with very low affinity in contrast to binding properties of its yeast counterpart. Our study also show that hDDI2 does not form a head-to-tail homodimer. Based on our structural studies, we hypothesize that human DDI2 might have evolved a different function compared to its yeast...