Studium vlivu kofaktoru na strukturu proteinu pomocí hmotnostní spektrometrie

Abstract

Bakteriální protein WrbA z E. coli je zakládajícím členem nové rodiny FMN dependentních NAD(P)H oxidoreduktas, tvořící funkční i strukturní vývojový stupeň mezi bakteriálními flavodoxiny a některými savčími NAD(P)H:chinon oxidoreduktasami. Z těchto důvodů je protein WrbA v poslední době intenzivně studován pomocí různých analytických metod i počítačových simulací. Protein WrbA participuje na ochraně buněk před oxidativním stresem, přesná funkce proteinu WrbA in vivo je však stále neznámá. Protein WrbA tvoří v roztocích multimery, v μM koncentracích se při nízkých teplotách (4 řC) nachází ve formě dimeru, s rostoucí teplotou tetramerizuje. Dostupné trojrozměrné krystalové struktury obsahují informace pouze o tetramerní formě proteinu, dimerní forma dosud nebyla strukturně charakterizována. Tato práce byla zaměřena na studium dynamického chování proteinu v roztoku metodami vodík-deuteriové výměny a chemického síťování s následnou analýzou hmotnostním spektrometrem s vysokým rozlišením (FT-ICR). Sledováno bylo chování proteinu v závislosti na vazbě kofaktoru FMN nebo změnách teploty a koncentrace. Analýzou dat z vodík-deuteriové výměny byly získány informace o přístupnosti rozpouštědla a dynamice pro kompletní sekvenci proteinu. Popsán byl stabilizační vliv kofaktoru na tetramerní strukturu proteinu,...

Bacterial protein WrbA from E. coli is the founding member of a new family of FMN-dependent NAD(P)H oxidoreductases, forming a functional and structural bridge between bacterial flavodoxin and certain mammalian NAD(P)H:quinone oxidoreductase. For these reasons, protein WrbA is recently intensively studied using various analytical and computing methods. Protein WrbA participates in the protection of cells against oxidative stress, but precise function of the protein WrbA in vivo is still unknown. Protein WrbA forms multimers in solutions. In μM concentrations and at low temperature (4 řC) the protein is in the form of a dimer, with increasing temperature becomes tetrameric. Available three-dimensional crystal structure contains the information about the tetrameric form of the protein, the dimeric form has not been structurally characterized. This thesis was focused on the study of the dynamic behavior of protein WrbA in solution using methods of hydrogen-deuterium exchange and chemical cross-linking followed by mass spectrometric analysis with high resolution (FT-ICR). Behavior of the protein was monitored according to the presence of cofactor FMN. Effect of temperature and protein concentration was also studied. Hydrogen-deuterium exchange provided information about solvent accessibility and...