Studium struktury a dynamiky proteinů a proteinových komplexů.

Abstract

5 Abstract Inside the cellular milieu, proteins are reaching their native conformation with the assistance of molecular chaperones. These high mass dynamic complexes perform other functions that are contributing to the stability of the cellular proteome. Transport of proteins into the target compartment or defence against oxidative stress rank among these as well. Dynamic structural changes of chaperones Hsp70 and NQO1 and co-chaperone Tomm34 that are participating in above mentioned processes and their interactions with ligands are characterized here by the combination of structural mass spectrometry, biophysical and molecular biology techniques. In this thesis the ATP-dependent dimerization of human inducible isoform Hsp70 (HSPA1A) and the characterization of its evolutionarily conserved dimerization interface were described. Further, highly conserved amino acid residues crucial for allosteric movements were identified. These residues create a network of contacts stabilizing both extreme conformations of HSPA1A (low and high-affinity) during the ATPase cycle. One of the co-chaperones that can affect Hsp70 ATPase cycle is TPR co-chaperone Tomm34. This co-chaperone is participating on the transport of the nuclear encoded mitochondrial precursors into the mitochondria. Here we described regulation of this...

4 Abstrakt Proteiny v buňce dosahují své nativní konformace za asistence molekulárních chaperonů. Tyto vysokomolekulární dynamické komplexy kromě toho vykonávají další funkce přispívající ke stabilitě buněčného proteomu. Řadí se mezi ně mimo jiné i transport proteinů do cílového kompartmentu nebo obrana proti oxidativnímu stresu. Dynamické strukturní změny chaperonů Hsp70 a NQO1 a ko-chaperonu Tomm34, jež se podílejí na výše zmíněných procesech, a jejich interakce s ligandy jsou zde charakterizovány kombinací strukturní hmotnostní spektrometrie, biofyzikálních a molekulárně biologických technik. V této práci byla popsána ATP-dependentní dimerizace lidské inducibilní formy Hsp70 (HSPA1A) a charakterizováno evolučně konzervované dimerizační rozhraní. Dále byly identifikovány vysoce konzervované aminokyselinové zbytky, které vytvářejí síť kontaktů stabilizující obě krajní konformace HSPA1A (nízko- i vysokoafinitní) v průběhu ATPasového cyklu. Jedním z ko-chaperonů ovlivňujících ATPasový cyklus Hsp70 je TPR ko-chaperon Tomm34 spolupodílející se na transportu jádrem kódovaných mitochondriálních prekurzorů do mitochondrií. Zde je popsán význam jeho fosforylace cAMP-dependentní proteinkinasou A a následná interakce s proteinem 14-3-3γ při regulaci tohoto procesu. V případě chaperonu NQO1, který má kromě...