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Structural and biophysical studies of myotilin
an actin scaffolding component in the Z-disc of human striated muscle
Adekunle Onipe
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Betreuer*in
Kristina Djinovic-Carugo
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30130.22953.823463-5
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
In der Z-Scheibe sarcomeric der menschlichen quergestreiften Myofibrillen, Vielfalt von Aktin-Bindung und Vernetzung Proteine werden ständig identifiziert. Eine so Wichige Proteine Aktin-Organisation ist Myotilin, ein 57 kDa Protein für mehrere myofibrillären Myopathie bezeichnet myotilinopathies verantwortlich. Aktuelle Kenntnisse schlägt Myotilin als Beitrag zur Gesamtstabilität von Aktin-Gerüst in der Z-Scheibe durch Dimerisierung und mehrere Interaktionen mit fünf Co-located Z-Scheibe Proteinen. Bis jetzt jedoch die Gesamtmontage Myotilin Dimer unbekannt ist und der Mechanismus Dimer-Bildung zugrunde liegt, ist unklar.
Um die molekulare Basis der Myotilin Dimerisierung adressieren, und einen Einblick in den Mechanismus der Myotilin Interaktion mit F- Actin und der Z-Scheibe Partnern, strukturelle und biophysikalische Untersuchungen wurden durchgeführt. Licht und Röntgenstreuung in Lösung beobachteten wir die Bildung von Myotilin Dimer ist konzentrationsabhängig in einer Art und Weise erinnert an einen überfüllten Zellumgebung. Kombinieren SAXS, NMR und cross-linking/mass-spectrometry zeigten wir zum ersten Mal, eine antiparallele dimere Struktur Myotilin. Das Dimer-Schnittstelle wurde der Ig-2 Domäne mit Mutation (K358E/K359E) an der Schnittstelle identifiziert, die zu verringerten GesamtstrukturStabilität und Aggregatbildung abgebildet. Dies wurde in Co- Sedimentation Studien mit F-Actin, wo wir vor, dass isolierte Myotilin Ig-Domänen bilden unabhängige F-Aktin Bindungsmoduledemonstriert. Röntgenkristallstruktur der PDZ-ZASP im Komplex mit Myotilin Peptid ergab drei Peptidreste, die an eine konservierte Bindungstasche in der PDZ befanden. In voller Übereinstimmung mit der Kristallstruktur, NMR-Analyse und biophysikalischen Daten lassen eine erhebliche Stabilität in dem Komplex typisch für eine β-Augmentation Bindungsmodus. Wir schlagen vor, monomeren Myotilin ist ausreichend, um Cross-Link F-Actin, und in Bezug auf die veröffentlichten Beweise auf zelluläre Ereignisse wie belastungsinduzierte myofibrillären Umbau, die erhöhte Mengen an Myotilin auslöst, würde eine konsequente Bildung von Dimer Myotilin Strenge und Stabilität des Aktin beitragen-Gerüst myofibrillären Z-Scheibe.
Abstract
(Englisch)
In the sarcomeric Z-disc of human striated myofibril, diverse array of actin binding and cross-linking proteins are continually being identified. One of such important actin-organising proteins is myotilin, a 57 kDa protein responsible for several myofibrillar myopathy termed myotilinopathies. Current knowledge proposes myotilin as a contributor to the overall stability of actin scaffold in the Z-disc through dimerisation and multiple interactions with five co-located Z-disc proteins. Until now however, the overall assembly of myotilin dimer is unknown and the mechanism underlying dimer formation is obscure.
To address the molecular basis of myotilin dimerisation, and gain insights into the mechanism of myotilin interaction with F-actin and the Z-disc partners, structural and biophysical investigations were conducted. By light and X-ray scattering in solution, we observed the formation of myotilin dimer is concentration dependent in a manner reminiscent of a crowded cellular environment. Combining SAXS, NMR and cross-linking/mass-spectrometry, we revealed for the first time, an antiparallel dimeric structure of myotilin. The dimer interface was mapped to the Ig-2 domain with mutation (K358E/K359E) on the identified interface leading to reduced overall structure stability and aggregate formation. This was further demonstrated in co-sedimentation studies with F-actin, where we propose that isolated myotilin Ig-domains constitute independent F-actin binding modules.
X-ray crystal structure of PDZ-ZASP in complex with myotilin peptide revealed three peptide residues which were located to a conserved binding pocket in the PDZ. In full agreement with the crystal structure, NMR analysis and biophysical data indicate significant stability in the complex typical of a β-augmentation binding mode.
We propose monomeric myotilin is sufficient to cross-link F-actin, and in reference to published evidences on cellular events such as exercise induced myofibrillar remodeling which triggers increased amounts of myotilin, a consequent formation of myotilin dimer would contribute rigor and stability to the actin-scaffold of myofibrillar Z-disc.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
studies structural biophysical myotilin
Schlagwörter
(Deutsch)
Studien strukturell biophysikalisch Myotilin
Autor*innen
Adekunle Onipe
Haupttitel (Englisch)
Structural and biophysical studies of myotilin
Hauptuntertitel (Englisch)
an actin scaffolding component in the Z-disc of human striated muscle
Paralleltitel (Deutsch)
Strukturellen und biophysikalischen Studien von Myotilin: Actin Gerüstkomponente in der Z-Scheibe des menschlichen Skelettmuskel
Publikationsjahr
2014
Umfangsangabe
176 S.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Timothy Skern ,
Robert Konrat
Klassifikation
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie
AC Nummer
AC11796458
Utheses ID
29837
Studienkennzahl
UA | 094 | 490 | |