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Structural performation of the intrinsically disordered protein fragment YAP 50-171

Michael Feichtinger

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Zentrum für Molekulare Biologie

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Masterstudium Molekulare Biologie

Betreuer*in

Robert Konrat

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DOI

10.25365/thesis.50200

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-30904.73868.389254-0

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Intrinsisch ungeordnete Proteine (IDPs) führen eine Fülle an biologischen Funktionen aus und das steigende Interesse, welche diesen in den letzten Jahren zugekommen ist, kommt vor allem daher, dass IDPs zentrale Rollen in Proteininteraktionsnetzwerken einnehmen. In diesen Netzwerken dienen IDPs oftmals als zentrale Schnittstelle, da sie auf Grund ihrer strukturellen Flexibilität von verschiedene Molekülen gebunden werden können. Zusätz-lich können mehrere unterschiedliche IDPs auch an das gleiche Zielmolekül binden. IDPs sind außerdem in eine ganze Bandbreite an Krankheiten involviert, mitunter Krebs, neuro-degenerative Erkrankungen und Diabetes. Deswegen bieten sich IDPs als potentielle Ziele für therapeutische Interventionen an. Weiters stellen IDPs klassische binäre Unterschei-dungen, wie strukturiert und unstrukturiert, in Frage. Eine etablierte Methode zur Untersuchung von IDPs auf atomarer Ebene bietet die Kern-spinresonanzspektroskopie (NMR). NMR ermöglicht die Bestimmung einer Vielzahl an Parametern zur Charakterisierung von IDPs. Diese reichen von dynamischen Deskriptoren bis hin zu Parametern für kurz- und weitreichende Interaktionen. Damit ist es durch NMR Spektroskopie möglich einen Ensemble-Durchschnitt konformativer Parameter der Atom-kerne von Proteinen zu messen. Yes assoziiertes Protein (YAP) ist ein IDP und nimmt eine zentrale Rolle in der Hippo Signaltransduktion ein, welche Organgröße, Zellproliferation und Apoptose reguliert. Wei-ters ist YAP mit der Entstehung von Krebs assoziiert. Deswegen bietet sich die Binding zwischen YAP und den TEA Domänen Transkriptionsfaktoren (TEADs) als ein interessan-tes Ziel für die Krebstherapie an. Die TEAD-Bindungsdomäne von YAP wurde zwischen den Aminosäuren 50 und 171 von YAP beschrieben. Die YAP-Bindungsdomäne von TEAD wurde am C-terminalen Fragment entdeckt. Deswegen wurden in der folgenden Studie diese Proteinfragmente verwendet. Diese Masterarbeit präsentiert eine erste strukturelle Charakterisierung des intrinsisch un-geordneten Protein Fragments YAP 50-171 im ungebunden Zustand und bietet außerdem neue Einsichten in den gebundenen Zustand and TEAD4. Es wird gezeigt, wie sowohl Se-kundärstrukturelemente, im Detail ein β-Strang (52-58), eine α-Helix (61-73) und ein Ω-Loop (86-100), als auch die Tertiärstruktur bereits im ungebunden Zustand vorgeformt ist. Dies wird erreicht mittels der Anwendung einer Analyse der chemischen Verschiebungen, der Bestimmung von 15N Relaxationsparametern, der Erforschung von kurzreichenden Interaktionen mittels der Messung von Kern-Overhauser-Effekten (NOEs) und weitrei-chender Interaktionen mittels der Messung von paramagnetischen Relaxationsverstärkung (PREs). Als Bindungsmodell zwischen YAP und TEAD und wird deswegen konformative Selektion vorgeschlagen. Die zuvor bekannte Interaktionsstelle zwischen YAP und TEAD4 wird mittels des Vergleiches von HSQC Spektren mit unterschiedlichen molaren Verhältnissen von YAP und TEAD4 bestimmt. Nichtdestrotzt ist die hier beschriebene Bindungsstelle etwas größer. Außerdem werden noch zwei zusätzliche Teile von YAP beschrieben, welche durch die Bindung an TEAD4 beeinträchtigt werden.

Abstract

(Englisch)

Intrinsically disordered proteins (IDPs) can carry out a whole plethora of biological func-tions and a growing interest in IDPs is particularly due to their central roles in protein in-teraction networks. Within these networks, IDPs often serve as central hubs as they can function as targets for different molecules due to their structural flexibility. In addition, several IDPs can also bind to the same target as they are able to adopt their structures. IDPs are implicated in a whole variety of human diseases, including cancer, neurodegener-ative diseases, and diabetes. Hence, IDPs offer potential targets for therapeutic interven-tions. Furthermore, IDPs challenge traditional binary structured-unstructured descriptors. A well-established method to study IDPs on an atomic level is Nuclear Magnetic Reso-nance (NMR) spectroscopy. NMR offers a multitude of determinable parameters to charac-terize IDPs, ranging from dynamic descriptors to long- and short-range indicators. NMR, therefore, enables the measurement of ensemble-averaged conformational parameters from the nuclei distributed throughout the protein. Yes associated protein (YAP) is an IDP that plays a major role in the Hippo pathway, regu-lating organ size, cell proliferation, apoptosis, and it is associated with cancer develop-ment. Therefore, the binding between the YAP and TEA domain transcription factors (TEADs) is an interesting target for cancer therapy. The TEAD binding domain of YAP is mapped to the protein residues 50-171. The YAP binding domain of TEAD is mapped to the C-terminal fragment. Therefore, these fragments of the proteins are used for further research. This thesis presents a first structural characterization of the intrinsically disordered protein fragment YAP 50-171 in the unbound state and new insights in the bound state. Structural preformation of the secondary structure elements, namely, a β-strand (residues 52-58), an α-helix (residues 61-73) and an Ω-loop (residues 86-100), and the tertiary structure of the bound state are shown. The evidence for structural preformation is achieved by the appli-cation of chemical shift analysis, determination of 15N Relaxation parameters, the probing of short-range interactions by the measurement of Nuclear Overhauser Effects (NOEs), and long-range interactions by the measurement of paramagnetic relaxation enhancements (PREs). The binding mode of YAP to TEAD4 is suggested as mainly conformational se-lection. The previously known binding interface between YAP and TEAD4 is confirmed by a comparison of the HSQC spectra with different YAP:TEAD4 molar ratios. Neverthe-less, the mapped binding site is slightly larger than its previous descriptions. Furthermore, two additional affected sites of YAP upon binding to TEAD4 are first described.

Autor*innen

Michael Feichtinger

Haupttitel (Englisch)

Structural performation of the intrinsically disordered protein fragment YAP 50-171

Publikationsjahr

2017

Umfangsangabe

37 Seiten : Illustrationen, Diagramme

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Robert Konrat

Klassifikation

42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie

AC Nummer

AC14523847

Utheses ID

44391

Studienkennzahl

UA | 066 | 834 | |

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Schlagwörter