Podrobno

Načrtovani proteini iz svežnjev vijačnic kot označevalci za krio-elektronsko mikroskopijo
ID Vidmar, Sara (Avtor), ID Gradišar, znan. sod. dr. Helena (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu, ID Jerala, Roman (Komentor)

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (6,06 MB)
MD5: 979072A42D9826AADD7AA0C9241BFD2E

Izvleček
V doktorski nalogi smo želeli raziskati uporabnost sintetičnih proteinskih nanostruktur z namenom uporabe pri krio-elektronski mikroskopiji. V delu smo obravnavali proteinske bionanostrukture, ki tvorijo stabilne, natančno načrtovane konformacije. Poglavitni cilj je bil zasnovati in sintetizirati de novo proteinske označevalce, ki bi, vezani na tarčne strukture, zaradi svojevrstne oblike izboljšali prepoznavanje le-teh. Uporabili smo t.i. proteinski origami, ki temelji na obvitih vijačnicah ki se samosestavljajo v načrtovane poliedrske strukture. Nabor gradnikov dimernih obvitih vijačnic smo razširili še na svežnje treh ali štirih vijačnic. To nam je omogočilo razširitev nabora možnih topologij struktur, njihovih konformacij in permutacij, ter večjo molekulsko maso in izboljšanje nekaterih lastnosti načrtovanih proteinov. V prvem delu smo se osredotočili na pripravo enostavnejših oblik, t.j. trikotnika in zvezde z različnimi postavitvami gradnikov znotraj polipeptidne verige. Kljub uspešnemu izražanju v bakterisjkih celicah in zvitju v načrtovano strukturo so bili ti proteini premajhni in preveč fleksibilni oz. heterogeni za določanje strukture in uporabo v krio-elektronski mikroskopiji. V drugem delu smo načrtovali tetraedrske strukture, katerih stabilnost in specifična oblika bi lahko omogočili boljšo vizualizacijo tarčnih struktur. Pri karakterizaciji smo uporabili različne metode, ki so pokazale, da se vsi izolirani proteini zvijejo v načrtovano strukturo. Vsem proteinom so bili skupni visoka vsebnost alfa vijačnic, temperaturna stabilnost in dobra sposobnost ponovnega zvijanja. To nam je omogočilo prvo določitev strukture de novo načrtovanega tetraedrskega proteina s krio-elektronsko mikroskopijo. Raziskavo smo razširili na uporabo dveh svežnjev v eni strukturi in na samosestavljanje iste strukture iz dveh enakih, krajših polipeptidnih verig. S tem smo pokazali veliko fleksibilnost in možnost za nadzor pri samosestavljanju takšnih struktur. V doktorskem delu smo pokazali, da je mogoče načrtovati modularne proteine s točno določeno obliko, ki se stabilno zvijejo v načrtovane strukture, dodatna uvedba svežnjev vijačnic pa pripomore k strukturni raznolikosti in stabilnosti. Na podlagi rezultatov menimo, da bi takšne proteine lahko uporabili kot dostavne sisteme, ter za kompartmentalizacijo ali razvoj novih označevalcev za krio-elektronsko mikroskopijo.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:obvite vijačnice, krio-elektronska mikroskopija, proteinski origami, načrtovani proteini
Vrsta gradiva:Doktorsko delo/naloga
Organizacija:MF - Medicinska fakulteta
Leto izida:2025
PID:20.500.12556/RUL-169777 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:11.06.2025
Število ogledov:316
Število prenosov:85
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Designed helical-bundle proteins as markers for cryo-electron microscopy
Izvleček:
In this thesis, we aimed to investigate the applicability of synthetic protein nanostructures for cryo-electron microscopy. Our research focused on protein bio nanostructures that form stable, precisely designed conformations. The primary objective was to design and synthesize protein markers that enhance the recognition of target structures. To achieve this, we utilized protein origami, based on coiled-coil helices, which self-assemble into predefined modules. In addition to coiled-coil dimers, we expanded the set of building blocks to include bundles of three and four helices. This allowed us to broaden the range of possible topologies, conformations, and permutations, increase the molecular mass, and improve certain properties of the designed proteins. In the first part of the study, we focused on the preparation of simple shapes such as triangles and stars with different arrangements of building blocks within the polypeptide chain. Although these proteins were expressed and folded into the intended structures, they were too small and too flexible or heterogeneous for structural determination and application in cryo-electron microscopy. In the second part, we designed tetrahedral structures, whose stability and distingushed shape could enable better molecular visualization. We employed various characterization methods, and all proteins exhibited a high α-helical content, high thermal stability, and strong refolding capability. Furthermore, we demonstrated that all isolated proteins folded into the designed shapes. This enabled us to determine the structure of the first designed tetrahedral protein cage using cryo-electron microscopy. The study was further extended to include two four helical bundles within a single polypeptide chain and the self-assembly of dimeric structures composed of two identical polypeptide chains. This demonstrated a high degree of flexibility and the potential for the controlled self-assembly of this type of structures. Our findings show that it is possible to design modular proteins with precisely defined conformations that fold stably into predefined polyhedral structures. The introduction of four helical bundles contributes to both flexibility of the design and stability of the proteins. Based on these results, such proteins could be utilized as delivery systems, for compartmentalization, or for the development of new markers for cryo-electron microscopy.

Ključne besede:coiled-coils, cryo-electron microscopy, protein origami, protein design

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj