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Biophysical characterization of the interaction between α-actinin-2 and the proteins with the ZASP-like motif

Ana Orsolic

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Zentrum für Molekulare Biologie

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Masterstudium Molekulare Biologie

Betreuer*in

Kristina Djinović-Carugo

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DOI

10.25365/thesis.75839

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-19643.74384.349084-2

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Das Z-Scheiben-Proteinnetzwerk ist eine komplizierte Anordnung von mehr als 40 Proteinen, die mit ihren koordinierten Funktionen zu Kontraktion und Bewegung führen. α-Aktinin-2 spielt eine zentrale Rolle bei der Organisation der antiparallel vernetzten Aktinfilamente der Z-Scheibe. Zahlreiche Bindungspartner von α-Aktinin-2 sind an der Organisation der Z-Scheibe beteiligt, von denen viele zur ALP- und Enigma-Unterfamilie von Proteinen gehören. Drei von ihnen, ALP, CLP36 und ZASP, zeichnen sich durch ihre charakteristische 26-Aminosäuren-lange Domäne aus, die als das ZASP-ähnliche Motiv (ZM) bezeichnet wird. Es wurde gezeigt, dass das Motiv bei verschiedenen Myopathien eine entscheidende Rolle spielt, aber seine Rolle bei der Bindung von Z-Scheiben und α-Aktinin-2 ist jedoch weitgehend unbekannt. In dieser Studie zeigten Messungen der isothermen Titrationskalorimetrie (ITC) eine klare Bindung zwischen der Stabdomäne von α-Aktinin und der flexiblen inneren Region von ALP, CLP36 und ZASP, in der sich das ZM befindet. ALP und CLP36 zeigten eine Bindung, die durch enthalpische Beiträge gesteuert wird, während das flexiblere, ungeordnete ZASP einen wesentlichen entropischen Beitrag zeigte. Die Vernetzung bestätigte, dass das α-Aktinin-2-Dimer zwei Moleküle von ALP, CLP36 oder ZASP bindet, und es wurde gezeigt, dass konstruierte disulfidverbrückte Komplexe den Ausgangskomplex stabilisieren. Die Kristallisation ergab zahlreiche positive Treffer, aber das Vorhandensein des Komplexes konnte weder durch Silberfärbung noch durch Lösen der Struktur bestätigt werden, da nur das Vorhandensein der Stabdomäne gezeigt wurde. Insgesamt liefern diese Ergebnisse neue Erkenntnisse über die Verbindung zwischen α-Aktinin-2 und Proteinen, die das ZM enthalten, was zu einem besseren Verständnis des Motivs und seiner Funktion bei der Bindung an die Spektrin-Wiederholungen von α-Aktinin-2 führt. Darüber hinaus bieten Strukturstudien zum ZM eine solide Grundlage für weitere Optimierungen und Analysen, um schließlich den strukturellen Hintergrund der Verbindung zwischen α-Aktinin-2 und dem ZM von ALP, CLP36 und ZASP aufzudecken.

Abstract

(Englisch)

The Z-disk protein network is a complicated assembly of more than 40 proteins which with their coordinate functions give rise to contraction and movement. l-actinin-2 plays a central role in organizing the Z-disk, antiparallelly crosslinking actin filaments. Numerous binding partners of α-actinin-2 are involved in the organization of the Z-disk, many of them belonging to the ALP and Enigma subfamilies of proteins. Three of them, ALP, CLP36 and ZASP, stand out with their characteristic 26-amino-acid-long region, called the ZASP-like motif (ZM). It has been shown that the motif plays a crucial role in different myopathies, but its role in the Z-disk and α-actinin-2 binding remains largely unknown. In this study, isothermal titration calorimetry (ITC) measurements revealed a clear binding between the rod domain of α-actinin and the flexible internal region of ALP, CLP36 and ZASP, where the ZM is located. ALP and CLP36 revealed a binding governed by enthalpic contributions, whereas the more flexible, disordered ZASP showed a major entropic contribution. Crosslinking confirmed that α-actinin-2 dimer binds two molecules of ALP, CLP36 or ZASP and engineered disulfide-bridged complexes are shown to stabilize the initial complex. Crystallization revealed numerous positive hits, but the presence of the complex could not be confirmed by silver staining, nor by solving the structure since it showed only the presence of the rod domain. Altogether, these findings provide new insight on the interaction between α-actinin-2 and proteins containing the ZM, giving rise to more understanding of the motif and its function in binding to the spectrin repeats of α-actinin-2. Furthermore, structural studies done on the ZM provide a strong ground for further optimization and analysis to finally reveal the structural background of the interaction between α-actinin-2 and the ZM of ALP, CLP36 and ZASP.

Autor*innen

Ana Orsolic

Haupttitel (Englisch)

Biophysical characterization of the interaction between α-actinin-2 and the proteins with the ZASP-like motif

Paralleltitel (Deutsch)

109 / 5000 Translation results Biophysikalische Charakterisierung der Wechselwirkung zwischen α-Aktinin-2 und den Proteinen mit dem ZASP-ähnlichen Motiv

Publikationsjahr

2021

Umfangsangabe

72 Seiten : Illustrationen, Diagramme

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Kristina Djinović-Carugo

Klassifikation

42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie

AC Nummer

AC16218371

Utheses ID

59481

Studienkennzahl

UA | 066 | 834 | |

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