Strukturne in termodinamske osnove interakcij globularnih in intrinzično neurejenih proteinovZavrtanik, Uroš (Avtor) Lah, Jurij (Mentor) interakcije protein-proteintermodinamikananotelointrinzično neurejeni proteiniProteini in medproteinske interakcije so ključne za vrsto bioloških funkcij in procesov, zato ima njihov študij osrednjo vlogo pri razumevanju življenjskih procesov na molekularni ravni. Razumevanje strukturnih in termodinamskih osnov medproteinskih interakcij nam omogoča vpogled v naravno interakcij in odpira možnosti napovedovanja proteinskih interakcij na podlagi genomskih sekvenc. V magistrskem delu smo se posvetili interakcijam protitelo-antigen in antitoksin-toksin, kot reprezentativnima družinama kompleksov z interakcijami med dvema globularnima proteinoma oziroma med intrinzično neurejenim proteinom (IDP) in globularnim proteinom. V prvem delu smo skušali ovrednotiti značilnosti interakcij med nanotelesi (fragmenti kamelidnih protiteles) z antigeni [1]. Ugotovili smo, da nanotelesa prepoznajo bolj strukturirane, rigidne, evolucijsko ohranjene, konkavno ukrivljene površine proteina, ki se lahko nahajajo globlje v proteinski strukturi. Tak način vezanja pogosto spremljajo interakcije zunaj klasičnih prepoznavnih zank CDR (non-CDR kontakti), zato lahko taki kontakti pomembno vplivajo na termodinamiko in specifičnost interakcije. Primerjava z interakcijo klasičnih protiteles je pokazala, da imajo interakcije med nanotelesi in antigeni izrazito hidrofoben značaj, kar poleg ostalih ugotovitev kaže na to, da je interakcija bolj podobna splošnim interakcijam protein-protein. Ugotovitve strukturnih analiz smo povezali z dostopnimi termodinamskimi podatki ter skušali pojasniti, zakaj so opažene afinitete interakcije nanotelo:antigen izrazito visoke. Interakcijo intrinzično neurejenih proteinov (IDP) smo študiral s pomočjo vezanja intrinzično neurejenega fragmenta antitoksina HigA z globularnim toksinom HigB iz toksin-antitoksin modula HigAB. IDP ob vezavi na toksin zavzame strukturo α-vijačnice, kar otežuje termodinamsko interpretacijo, saj sta procesa vezanja in zvitja sklopljena. V magistrskem delu smo uspeli s kombinacijo spektroskopskih (CD spektroskopija) in termodinamskih (ITC) eksperimentalnih tehnik ter teorijskega opisa prehoda vijačnica-naključni klobčič modelno povezati strukturno in termodinamsko informacijo. Slednje nam je omogočilo eksperimentalno razčlenitev standardnih termodinamskih prispevkov vezanja in zvitja. Z rezultati smo na molekularni ravni razložili gonilne sile interakcije med intrinzično neurejenim proteinom in globularnim partnerjem. Razvita metoda je splošna in omogoča razčlenitev termodinamskih prispevkov v primerih, ko se IDP ob vezanju zvije v α-vijačnico.20192019-08-29 12:05:15Magistrsko delo/naloga109296sl