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NMR spectroscopy of intrinsically disordered protein complexes
Andrea Gabriele Flamm
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doctor of Philosophy-Doktoratsstudium NAWI Bereich Lebenswissenschaften (Dissertationsgebiet: Molekulare Biologie)
Betreuer*in
Robert Konrat
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-24232.12366.397961-8
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Aufgrund der entscheidenden Rolle von intrinsisch ungeordneten Proteinen (IDP) in Proteininteraktionsnetzwerken stellen diese Proteine die Grundlage eines intensiven Forschungsfeldes dar. IDP besitzen weder stabile Tertiärstruktur noch ausgeprägte Sekundärstrukturelemente. Dadurch ist es für sie möglich, einen großen, heterogenen Konformationsraum einzunehmen und in diesem eine kontinuierliche Umwandlung zwischen den darin enthaltenen Konformationen durchzuführen. Viele intrinsisch ungeordnete Proteine können sowohl simultan als auch sequentiell mit einer Reihe von verschiedenen Partnermolekülen interagieren. Dennoch bleibt die Beschreibung der Komplexbildung mit ihren Bindungspartnern oftmals wage. Diese Arbeit fokussiert sich auf zwei neuronale humane Proteine, Growth Associated Protein 43 (GAP-43) und Brain Acid Soluble Protein 1 (BASP1), und deren Interaktion mit verschiedenen Molekülen sowie die daraus resultierenden strukturellen und funktionellen Auswirkungen. Diese beiden Proteine teilen keine signifikante Sequenzhomologie, trotzdem erfüllen sie ähnliche biologische Funktionen. Man findet sie assoziiert mit neuronalen Membranen und auf der Außenseite von synaptischen Vesikeln. Beide binden Calmodulin (jedoch auf unterschiedliche Weise), sind Substrat der Protein Kinase C und co-lokalisieren mit Phosphatidylinositol-4,5-Bisphosphat. Außerdem werden ihre Membraninteraktionseigenschaften durch Acylierung am N-Terminus beeinflusst.
Deswegen sind diese Proteine ideale Modelle an Hand derer es zu verstehen gilt, wie die Komplexbildung von substantiell unterschiedlichen aber funktionell verwandten intrinsisch ungeordneten Proteinen zustande kommt und wie sich deren Konformationsensemble aufgrund dieser Komplexbildung ändert.
Um die Komplexbildung von GAP-43 und BASP1 besser zu verstehen, wurde in dieser Arbeit eine Kombination von Kernmagnetresonanzspektroskopie mit anderen biophysikalischen Techniken verwendet. Diese führte zu wichtigen Erkenntnissen bezüglich der Bindung von IDP an Membransystemen und die damit verbundenen strukturellen Veränderungen.
Abstract
(Englisch)
Since the rather recent discovery of their crucial role in protein interaction networks intrinsically disordered proteins (IDPs) are subject to intense investigations. IDPs are devoid of a stable tertiary structure or pronounced secondary structure elements. This feature enables them to sample an enormous and heterogeneous conformational space. Continuous interconversion between states within this space is an intrinsic feature. Many intrinsically disordered proteins have the potential to interact simultaneously or sequentially with a range of different partner molecules. Still, the description of the complex formation with their binding partners remains elusive in many cases. This work focuses on two neuronal human intrinsically disordered proteins, the Growth Associated Protein 43 (GAP-43) and the Brain Acid Soluble Protein 1 (BASP1). Special attention is paid to their interactions with different binding partners as well as to the structural and functional implications that follow these interactions.
GAP-43 and BASP1 do not share significant sequence identity yet they fulfill similar biological functionalities. Both are associated with neuronal membranes and are found on the outside of synaptic vesicles. They are known to bind Calmodulin (by very distinct modes), are substrates of Protein Kinase C and co- localize with phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate. Their membrane interaction properties are influenced by acylation of the proteins’ N-termini. Therefore, these two proteins are models of choice to understand the complex formation of structurally different but functionally related intrinsically disordered proteins.
In order to better understand the complex formation of GAP-43 and BASP1, nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy in combination with other biophysical methods are employed for this work. Some light is thus shed on the binding of intrinsically disordered proteins to membrane systems and on the accompanying structural changes.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
NMR Intrinsically disordered proteins BASP1 GAP-43 membranes
Schlagwörter
(Deutsch)
NMR Intrinsisch ungeordnete Proteine BASP1 GAP-43 Membranen
Autor*innen
Andrea Gabriele Flamm
Haupttitel (Englisch)
NMR spectroscopy of intrinsically disordered protein complexes
Paralleltitel (Deutsch)
NMR Spektroskopie von Komplexen intrinsisch ungeordneter Proteine
Publikationsjahr
2016
Umfangsangabe
95 Seiten
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Georg Kontaxis ,
Martin Tollinger
Klassifikation
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie
AC Nummer
AC13392430
Utheses ID
39591
Studienkennzahl
UA | 794 | 685 | 490 |