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Evaluation of AlphaFold models of Cav2.x channels using experimental functional data
Denis Josipovic
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Pharmazie
Betreuer*in
Anna Weinzinger
DOI
10.25365/thesis.81850
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-25325.88687.398260-3
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die seltene Erkrankung GNB1 Enzephalopathie (GNB1-E) wird durch verschiedene genetisch hervorgerufene Mutationen in Gβ1 verursacht, wobei Epilepsie eines der Symptome ist. Da Cav2.x Kanäle eine Schlüsselrolle in der neuronalen Signalübertragung spielen und von den Gβγ Untereinheiten reguliert werden, stellen sie ein potenzielles Ziel für die medikamentöse Behandlung von GNB1-E assoziierter Epilepsie dar. Das Ziel dieser Masterarbeit ist es zu bewerten ob die strukturellen AlphaFold Vorhersagen mit den Ergebnissen struktureller Experimente übereinstimmen und daher für Molekulardynamik(MD)-Simulationen verwendet werden können. Da die Verfügbarkeit von Kryo-EM Strukturen dieser Kanäle sehr begrenzt ist, könnten stattdessen AlphaFold-Vorhersagen für MD-Simulationen verwendet werden. Um die Validität der AlphaFold-Vorhersagen zu bewerten, vergleicht diese Arbeit sie mit experimentellen Daten. Cav2.2 verfügt über die umfangreichsten experimentellen Daten, die zudem in hohem Maße mit den AlphaFold Vorhersagen übereinstimmen. Eine N-terminale α-Helix, die als essenziell für die durch Gβ1γ2 vermittelte Inhibition nachgewiesen wurde, wird von AlphaFold als primäre Gβ1γ2 Bindestelle in Cav2.2 identifiziert. Der N-Terminus von Cav2.2 als Ganzes beeinflusst erwiesenermaßen die Gβ1γ2 vermittelte Inhibition drastisch wenn er in Cav2.3 eingesetzt wird. Die Bildung einer Gβγ Bindungstasche wird durch AlphaFold (eine statische Strukturvorhersage) nicht gezeigt, jedoch deutet die Kombination der aus der Vorhersage gewonnenen Erkenntnisse mit experimentellen Daten darauf hin. Potenziell könnte dies in MD-Simulationen beobachtet werden, da diese dynamisch sind, während AlphaFold eine statische Vorhersage liefert. Cav2.3 scheint sich hinsichtlich der Gβγ vermittelten Inhibition deutlich von Cav2.1 und Cav2.2 zu unterscheiden, und AlphaFold gelingt es nicht, die mutmaßliche Hauptbindestelle für Gβγ, den C-Terminus, mit hoher Zuverlässigkeit vorherzusagen. Zusammenfassend bietet diese Arbeit einen Vergleich zwischen experimentellen Daten und AlphaFold Vorhersagen sowie deren theoretische Validierung oder Infragestellung.
Abstract
(Englisch)
The rare disease GNB1 encephalopathy (GNB1-E) is caused by different genetically created mutations of Gβ1, with epilepsy being one of the symptoms. Because Cav2.x channels play a key role in controlling neuronal signalling and are regulated by Gβγ subunits, they represent a potential therapeutic target in GNB1-E-associated epilepsy. The aim of this thesis is to assess whether AlphaFold predictions of Cav2.x channel structures are consistent with available experimental evidence and can therefore be used for further molecular dynamics (MD) studies. Cryo-EM structure availability for these channels is very limited, hence AlphaFold predictions could be used for MD simulations instead. In order to assess the validity of the AlphaFold predictions, this thesis compares them with evidence from experimental data. Cav2.2 has the most experimental data, which also overlaps with the AlphaFold prediction to a great extent. An N-terminal α-helix that has been proven to be essential for Gβ1γ2 mediated inhibition is identified as the main Gβ1γ2 binding site in Cav2.2 by AlphaFold. The N-terminus of Cav2.2 in general is also proven to drastically impact Gβ1γ2 mediated inhibition when inserted into Cav2.3. The formation of a Gβγ-binding-pocket is not demonstrated by AlphaFold (which is a static structural prediction), but combining the knowledge extracted from the prediction with the knowledge from experimental data insinuates it. Potentially this could be observed in MD simulations, as they are mobile simulations whereas AlphaFold is a static structural prediction. Cav2.3 seems to differ drastically from Cav2.1 and Cav2.2 when it comes to Gβγ mediated inhibition and AlphaFold fails to confidently predict its supposed main Gβγ binding site, the C-terminus. In conclusion this thesis provides a comparison of experimental data and AlphaFold predictions and their theoretical validation or invalidation.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
AlphaFold Cav2 Kanäle Calciumkanäle GNB1E
Schlagwörter
(Englisch)
AlphaFold Cav2 Channels Calcium Channels GNB1-E
Autor*innen
Denis Josipovic
Haupttitel (Englisch)
Evaluation of AlphaFold models of Cav2.x channels using experimental functional data
Paralleltitel (Deutsch)
Bewertung von AlphaFold Modellen der Cav2.x Kanäle anhand experimenteller funktioneller Daten
Publikationsjahr
2026
Umfangsangabe
53 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Anna Weinzinger
Klassifikation
44 Medizin > 44.40 Pharmazie. Pharmazeutika
AC Nummer
AC18008712
Utheses ID
82207
Studienkennzahl
UA | 066 | 605 | |