Strukturní charakterizace modelového zástupce hemových kyslíkových senzorů

Abstract

One subgroup of hemoproteins are heme-based gas sensors, which are able to detect biatomic gas molecules in their immediate surroundings. Upon binding of a gas molecule to the heme iron in a sensor domain of these proteins or, conversely, upon its dissociation from the heme iron, the signal is then transmitted from the sensor domain to a functional domain and subsequent regulation of important cellular functions occurs. Understanding the regulatory mechanism of gas sensors is key to potentially manipulating their function. Such knowledge would then allow the use of heme-based gas sensors as therapeutic targets for the development of next-generation antibiotics, if we take into account their presence in pathological bacteria. The diploma thesis focuses on a model heme-based gas sensor, the oxygen sensor EcDOS from E. coli, and its apoform, EcDOS His77Ala. Both proteins were prepared by recombinant expression and purification, and subsequently spectrophotometrically characterized. Using gel permeation chromatography, the oligomeric states of EcDOS Fe(III), EcDOS Fe(II)-O2 and EcDOS His77Ala were determined under different conditions (different temperatures of protein incubation, presence of c-di-GMP substrate etc.). Furthermore, the structural dynamics of EcDOS Fe(III), EcDOS Fe(II)-O2 and EcDOS...

Jednou z podskupin hemoproteinů jsou hemové senzory plynů, které jsou schopny detekovat dvouatomové plynné molekuly ve svém bezprostředním okolí. Po navázání molekuly plynu na atom železa hemu v senzorové doméně těchto proteinů nebo naopak po její disociaci z tohoto atomu dochází k přenosu signálu ze senzorové domény do domény funkční a následně k regulaci důležitých buněčných funkcí. Pochopení mechanismu působení těchto senzorů je klíčové pro případné ovlivnění jejich funkce. Taková znalost by pak následně umožnila využití senzorů plynů jako terapeutických cílů pro vývoj antibiotik nové generace, pokud vezmeme v úvahu jejich přítomnost v patologických bakteriích. Předkládaná diplomová práce se zabývá modelovým zástupcem senzorových hemoproteinů detekujících plyny, kyslíkovým senzorem EcDOS z E. coli, a jeho apoformou, EcDOS His77Ala. Oba proteiny byly připraveny rekombinantní expresí a purifikací a následně spektrofotometricky charakterizovány. Pomocí gelové permeační chromatografie byl stanoven oligomerní stav EcDOS Fe(III), EcDOS Fe(II)-O2 a EcDOS His77Ala za různých podmínek (různé způsoby temperování preparátu, přítomnost substrátu c-di-GMP atd.). Dále byla studována strukturní dynamika EcDOS Fe(III), EcDOS Fe(II)-O2 a EcDOS His77Ala pomocí metody HDX-MS. Klíčová slova: hem, hemové senzorové...