Strukturní NMR studie proteinových komplexů

Abstract

Protein-proteinové interakce se podílejí na celé řadě biologických procesů. Podrobná charakterizace jejich strukturní podstaty je důležitým nástrojem k pochopení s nimi spojených základních molekulárních mechanismů. Získané informace jsou důležité nejen pro biologii, ale také hrají důležitou roli při hledání míst vhodných pro terapeutickou intervenci. Ve strukturní biologii je nukleární magnetická rezonanční spektroskopie (NMR) spolu s rentgenovou krystalografií a jednočásticovou kryo-elektronovou mikroskopií jednou z klíčových technik s vysokým rozlišením. Její použití fyzicky limitováno velikostí studovaných molekul, ale tuto nevýhodu vynahrazuje unikátní možností pracovat s dynamickými nebo heterogenními systémy. V této disertační práci byla pro detailní strukturní charakterizaci vybraných biologicky významných proteinů a jejich komplexů využitá právě NMR poskytující důležité informace o jejich biologických rolích. Ve třech různých projektech jsem studovala (i) vztah mezi strukturními účinky konkrétních modifikací inzulínového růstového faktoru II (IGF-II) a jejich selektivitou k receptorům inzulinové osy, (ii) specifický vazebný mechanismus domény SH3 adaptorového proteinu CAS, a (iii) strukturní podstatu vazby fosfatidylinositol 4-kinázy beta (PI4KIIIβ) na buněčnou membránu. Pro strukturní...

Protein-protein interactions are involved in various biological processes and detailed characterization of their structural basis by the means of structural biology is often instrumental for rigorous understanding of underlying molecular mechanisms. This information is important not only for fundamental biology but also plays an important role in search for sites amenable for therapeutic intervention. Nuclear magnetic resonance spectroscopy is alongside X-ray crystallography and single-particle cryo-electron microscopy one of the key high-resolution techniques in structural biology. Although its applicability to larger systems has a well-known physical limit, it offers unique capabilities in addressing highly dynamic or inherently heterogeneous systems. In this doctoral thesis, the solution-based NMR approach was used for detailed structural characterization of selected biologically important proteins and their complexes that provided important insights into their biological roles. In three distinct projects, I (i) studied the relationship between the structural effects of particular modifications in the insulin-like growth factor II (IGF-II) and their selectivity to the insulin axis receptors; (ii) the specific binding mechanism of the SH3 domain from the Crk-associated substrate (CAS); (iii) and...