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Osteopontin and the molecular principles that orchestrate its rheomorphic ensemble
Gerald Platzer
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Robert Konrat
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29069.16613.982764-5
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Proteine sind an einer Vielzahl von Prozessen in lebenden Organsimen beteiligt. Diese reichen von der Umsetzung von Metaboliten, Transformation, Replikation und Reparatur von DNS, über zellulären Transport bis hin zu Signaltransduktionsprozessen. Obwohl viele Proteine auf eine wohldefinierte dreidimensionale Struktur angewiesen sind um ihre physiologische Rolle auszuüben, finden sich in höheren Lebewesen viele Proteine die teilweise unstrukturierte Bereiche enthalten bis hin zu komplett unstrukturierten Proteinen. Diese sogenannten Intrinsisch Ungefaltenen Proteine (IUPs) haben in den letzten Jahren viel Interesse geweckt, besonders angesichts ihrer Beteiligung an einer großen Anzahl an physiologischen und pathophysiologischen Prozessen.
In dieser Arbeit untersuchen wir die dynamischen und strukturellen Eigenschaften des IUPs Osteopontin (OPN). OPN ist ein hoch negativ geladenes Polypeptid und Ziel einer Vielzahl von post-translationalen Modifikationen, die ausschlaggebend für seine in vivo Funktion sind. OPN wird von vielen verschiedenen Zellen exprimiert und ist, je nach zellulärer Lokalisation an unterschiedlichen Prozessen beteiligt, unter anderem Biomineralisierung, Immunantwort, Abbau von Komponenten der extrazellulären Matrix und Signaltransduktionsprozessen. Zusätzlich wird OPN in vielen Tumoren überexprimiert wo es durch Interaktion mit Zellrezeptoren wie Integrinen und CD44 in tumorfördernden Prozessen wechselwirkt.
Da Röntgendiffraktometrie, die klassische Methode zur Strukturbestimmung von Proteinen im Falle von IUPs nicht anwendbar ist, verwenden wir in unserer Arbeit eine Kombination von NMR, EPR, SAXS und CD-Spektroskopie um die hoch flexible Beschaffenheit von OPN zu untersuchen. Unsere Resultate zeigen dass OPN sich durch ein vielschichtiges Strukturensemble in Lösung auszeichnet das ausgedehnte sowie kooperativ gefaltete Konformationen enthält. Schlussendlich untersuchen wir die Interaktion von OPN mit seinem natürlichen Ligand, Heparin.
Abstract
(Englisch)
Proteins perform a vast array of functions within a living organism ranging from the catalysis of metabolic reactions and DNA synthesis to cellular transport, signaling and many others. While many proteins rely on a well-defined tertiary structure to fulfill their physiological roles, a large number of proteins in higher organisms are found to contain unstructured regions or in extreme cases display a total lack of any tertiary structure in solution. These so-called intrinsically disordered proteins (IDPs) have recently attracted a lot of attention in the scientific community given their interesting biophysical properties and their involvement in a multitude of physiological and pathological processes.
In this work we investigate the dynamic and structural properties of the IDP Osteopontin (OPN). OPN is a highly negatively charged polypeptide and is a target of several post-translational modifications (PTMs) that govern its function in vivo. It is expressed in a variety of cell-types and depending on its localization, is involved in variety of cellular events including biomineralization, immune response, extracellular matrix (ECM)-degradation and cell signaling. Additionally, the protein is overexpressed in malignant tissues where it exerts its tumorigenic function by interacting with cell-surface receptors like Integrins and CD44, therfore rendering it a highly interesting research target.
Since X-ray crystallography, as the classical approach for protein-structure determination is not applicable in the case of IDPs, we use a methodologically integrated approach of NMR, EPR, SAXS and CD-spectroscopy to gain insights into the highly flexible nature of OPN. Our findings show that OPN displays a highly diverse conformational ensemble comprising cooperative folding and unfolding events between extended and compact structures in solution. Finally, we address the implications of disorder on the interaction with Osteopontin’s naturally occurring ligand heparin.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Osteopontin IDP Heparin NMR
Schlagwörter
(Deutsch)
Osteopontin IUP Heparin NMR
Autor*innen
Gerald Platzer
Haupttitel (Englisch)
Osteopontin and the molecular principles that orchestrate its rheomorphic ensemble
Publikationsjahr
2013
Umfangsangabe
139 S. : graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Frans Mulder ,
Dariush Hinderberger
AC Nummer
AC11347553
Utheses ID
28084
Studienkennzahl
UA | 094 | 490 | |