izpis_h1_title_alt

Razvoj sistema za nadzorovano celično razgradnjo proteinov z uporabo sesalskih ubikvitin ligaz
ID Verbič, Anže (Avtor), ID Jerala, Roman (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (5,73 MB)
MD5: 6AC50F7A1FEBEA9E996D1D581F73B9D2
.pdfPDF - Priloga, prenos (3,49 MB)
MD5: CC5431BDACCE5CDA1A86F94E7C2B601F
.pdfPDF - Priloga, prenos (866,15 KB)
MD5: A513B78375F2CB14105A10EF73723678

Izvleček
Zunanji nadzor nad sintezno-biološkimi sistemi ali na splošno nad celičnimi procesi lahko izvajamo na različnih ravneh – na nivoju transkripcije, translacije, proteinske funkcije ali stabilnosti proteinov. V zadnjih letih se povečuje zanimanje za uporabo proteinske razgradnje za nadzor stabilnosti proteinov v sintezno-biološke, raziskovalne ter tudi terapevtske namene. Za razvoj sistemov razgradnje tarčnih proteinov potrebujemo raznolike pristope, s katerimi omogočimo interakcijo tarčnih proteinov z endogenimi sistemi razgradnje proteinov. Glavna pot razgradnje celičnih proteinov je preko ubikvitin-proteasomalnega sistema, kjer so glavni igralec prepoznave in označevanja proteinov za razgradnjo ubikvitin ligaze oz. E3 ligazni kompleksi. Namen tega dela je bil preučiti možnost uporabe različnih podenot E3 ligaz kot degronov za razgradnjo celičnih proteinov, raziskati njihove lastnosti, razviti načine za regulacijo njihove aktivnosti in testirati njihovo uporabnost za razgradnjo različnih substratov. Pri načrtovanju tako zamišljenih degronov smo izhajali iz strukturnih podatkov SCF-Skp2 E3 ligaznega kompleksa, sestavljenega iz Skp2, Skp1, Cul1 in Rbx1 proteinov, hkrati pa smo preučili tudi uporabo CDC34 E2 proteina kot degrona. Pokazali smo, da lahko vse podenote SCF-Skp2 E3 ligaze uporabimo kot načrtovane degrone, ki omogočajo učinkovito razgradnjo proteinskih substratov, ter da lahko z obzirom na njihove interakcije z ostalimi proteini izboljšamo njihovo učinkovitost razgradnje. Razgradnja substratov v fuziji z degroni se je izkazala za zelo učinkovito, primerljivo z najbolje delujočimi degroni v literaturi. Vrednost sintezno-biološkega orodja je odvisna od njegove modularnosti, prilagodljivosti in robustnosti delovanja. Opisali smo več faktorjev, ki vplivajo na učinkovitost razgradnje z načrtovanimi degroni, ki jih mora raziskovalec upoštevati pri implementaciji v lastno okolje. Pokazali smo, da lahko učinkovitost razgradnje moduliramo s spreminjanjem afinitete med substratom in degronom in vplivanjem na interakcijsko površino degrona. Razvili smo več načinov nadzora nad aktivacijo ali represijo razgradnje, ki temeljijo na uporabi virusnih proteaz in kemično inducibilne dimerizacije. Da bi omogočili razgradnjo substratov v različnih celičnih razdelkih smo se poslužili veriženja degronov. Verižen degron, sestavljen iz dveh povezanih degronov, se je izkazal za zelo robustnega, saj je omogočal razgradnjo citosolnih, jedrnih in membranskih proteinov, s hitro kinetiko in dobro aktivnostjo v različnih celičnih linijah. Naši rezultati predstavljajo uvid v uporabo podenot naravnih sistemov razgradnje proteinov v sistemih upravljanja z izražanjem tarčnih proteinov in v strategije modulacije ter pristope k nadzoru njihove aktivnosti.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:ubikvitinacija, proteasom, E3 ligaza, degron, SCF-Skp2, sintezna biologija, CDC34
Vrsta gradiva:Doktorsko delo/naloga
Organizacija:MF - Medicinska fakulteta
Leto izida:2024
PID:20.500.12556/RUL-159405 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:10.07.2024
Število ogledov:34
Število prenosov:0
Metapodatki:XML RDF-CHPDL DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Development of an inducible protein degradation system employing mammalian ubiquitin ligases
Izvleček:
External control over synthetic-biological systems or generally cellular processes can be exercised at various levels – transcription, translation, protein function, or protein stability. Recently, there has been growing interest in using protein degradation to control protein stability for research and therapeutic purposes. Developing systems for the degradation of target proteins requires diverse approaches to enable the interaction of target proteins with endogenous protein degradation machinery. The primary pathway for cellular protein degradation is via the ubiquitin-proteasomal system, where ubiquitin ligases, or E3 ligase complexes, play a key role in recognizing and marking proteins for degradation. This work aimed to explore the use of various E3 ligase subunits as degrons for the degradation of cellular proteins, to investigate their properties, to develop methods to regulate their activity, and to test their usefulness for degrading various substrates. In designing such degrons, we relied on structural data from the SCF-Skp2 E3 ligase complex, composed of Skp2, Skp1, Cul1, Rbx1 proteins, and also explored the use of CDC34 E2 protein as a degron. We showed that all subunits of the SCF-Skp2 E3 ligase can be used as designed degrons, enabling efficient degradation of protein substrates and that their effectiveness could be enhanced by considering their interactions with other proteins. Degradation of substrates fused with degrons was very effective, comparable to the best-performing degrons in the literature. The value of a synthetic biology tool depends on its modularity, adaptability, and robustness of operation. We described several factors that affect the efficiency of degradation with designed degrons, which researchers must consider when implementing them in their own environment. We demonstrated that degradation efficiency can be modulated by changing the affinity between the substrate and degron and influencing the interaction surface of the degron. We developed several methods of control over the activation or repression of degradation, based on the use of viral proteases and chemically inducible dimerization. To enable the degradation of substrates in different cellular compartments, we utilized the concatenation of degrons. The concatenated degron proved to be very robust, enabling the degradation of cytosolic, nuclear, and membrane proteins, with rapid kinetics and good activity in various cell lines. Our results provide insights into the use of subunits of natural protein degradation systems in systems for control the expression of target proteins and strategies for modulation and approaches to control their activity.

Ključne besede:ubiquitination, proteasome, E3 ligase, degron, SCF-Skp2, synthetic biology, CDC34

Podobna dela

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

Nazaj