FLAGELLINALAPÚ MOLEKULÁRIS OBJEKTUMOK LÉTREHOZÁSA. Sebestyén Anett



Hasonló dokumentumok
Biokatalitikus Baeyer-Villiger oxidációk Doktori (PhD) értekezés tézisei. Muskotál Adél. Dr. Vonderviszt Ferenc

CREATING OF FLAGELLIN-BASED MOLECULAR OBJECTS. Anett Sebestyén

Flagellin alapú filamentáris nanoszerkezetek létrehozása

Biocatalytic Baeyer-Villiger oxidations PhD Thesis. Adél Muskotál. Dr. Ferenc Vonderviszt

A HAP2-sapka és a flagelláris filamentum közötti kölcsönhatás mechanizmusának vizsgálata

Bio-nanorendszerek. Vonderviszt Ferenc. Pannon Egyetem Nanotechnológia Tanszék

kutatás során legfőbb eredményeinket a szerin proteázok aktiválódásának mechanizmusával és az aktiválódás fiziológiai következményeinek

Biomolekuláris nanotechnológia. Vonderviszt Ferenc PE MÜKKI Bio-Nanorendszerek Laboratórium

FLAGELLINALAPÚ MOLEKULÁRIS OBJEKTUMOK LÉTREHOZÁSA

ERD14: egy funkcionálisan rendezetlen dehidrin fehérje szerkezeti és funkcionális jellemzése

FEHÉRJÉK A MÁGNESEKBEN. Bodor Andrea ELTE, Szerkezeti Kémiai és Biológiai Laboratórium. Alkímia Ma, Budapest,

MedInProt Szinergia IV. program. Szerkezetvizsgáló módszer a rendezetlen fehérjék szerkezetének és kölcsönhatásainak jellemzésére

K68464 OTKA pályázat szakmai zárójelentés

Szabályozott tulajdonságokkal rendelkező mágneses nanokristályok biomimetikus szintézise

Összefoglalók Kémia BSc 2012/2013 I. félév

Biofizika I

TDK lehetőségek az MTA TTK Enzimológiai Intézetben

BIOMECHANIKA 2 Erőhatások eredete és következményei biológiai rendszerekben

SZAKMAI ÖNÉLETRAJZ Mészáros János Péter

Natív antigének felismerése. B sejt receptorok, immunglobulinok


A flagellin fehérje polimerizációjának jellemzése

A LIZOFOSZFATIDSAV SZEREPE A β 2 -MIKROGLOBULIN AMILOIDKÉPZÉSÉBEN

Lendület Napok: mozgásban a hazai tudomány MTA december 16. és 18.

Biomolekuláris kölcsönhatások vizsgálata felületi plazmonrezonancia elvén működő Biacore keszülékkel

Az élő sejt fizikai Biológiája:

Elválasztástechnikai és bioinformatikai kutatások. Dr. Harangi János DE, TTK, Biokémiai Tanszék

Immunológiai módszerek a klinikai kutatásban

A T sejt receptor (TCR) heterodimer

A 3-FOSZFOGLICERÁT KINÁZ ENZIM DOMÉNZÁRÓDÁSÁNAK VIZSGÁLATA: SZERKEZETI ÉS FUNKCIONÁLIS MEGKÖZELÍTÉSEK. dr. Perbiróné Szabó Judit okleveles biológus

Nano-biotechnológia: érzékelés és építkezés biológiai makromolekulák segítségével

transzláció DNS RNS Fehérje A fehérjék jelenléte nélkülözhetetlen minden sejt számára: enzimek, szerkezeti fehérjék, transzportfehérjék

A citoszkeletális rendszer

Biológiai makromolekulák szerkezete

(1) A T sejtek aktiválása (2) Az ön reaktív T sejtek toleranciája. α lánc. β lánc. V α. V β. C β. C α.

Hálózati modellek alkalmazása a molekuláris biológia néhány problémájára. Doktori (PhD) értekezés tézisei. Ágoston Vilmos

Immunológia alapjai előadás. Az immunológiai felismerés molekuláris összetevői.

BIOMECHANIKA 3 Erőhatások eredete és következményei biológiai rendszerekben

Ferrit nanoporok elállítása rádiófrekvenciás termikus plazmában

Búza tartalékfehérjék mozgásának követése a transzgénikus rizs endospermium sejtjeiben

A citoszkeletális rendszer

Immunológia alapjai előadás. Az immunológiai felismerés molekuláris összetevői

Hemoglobin - myoglobin. Konzultációs e-tananyag Szikla Károly

11/15/10! A CITOSZKELETÁLIS RENDSZER! Polimerizáció! Polimerizációs egyensúly! Erő iránya szerint:! 1. valódi egyensúly (aktin)" Polimer mechanika!

Immunológia alapjai előadás Az immunológiai felismerés molekuláris összetevői. Az antigén fogalma. Antitestek, T- és B-sejt receptorok:

A doktori értekezés tézisei. A növényi NRP fehérjék lehetséges szerepe a hiszton defoszforiláció szabályozásában, és a hőstressz válaszban.

A CITOSZKELETÁLIS RENDSZER FUTÓ KINGA

A KAR-2, egy antimitotikus ágens egyedi farmakológiájának atomi és molekuláris alapjai

Speciális fluoreszcencia spektroszkópiai módszerek

A fehérjék szerkezeti hierarchiája. Fehérje-szerkezetek! Klasszikus szerkezet-funkció paradigma. szekvencia. funkció. szerkezet! Myoglobin.

A C1 orf 124/Spartan szerepe a DNS-hiba tolerancia útvonalban

Ragyogó molekulák: dióhéjban a fluoreszcenciáról és biológiai alkalmazásairól

2. Ismert térszerkezetű transzmembrán fehérjék adatbázisa: a PDBTM adatbázis. 3. A transzmembrán fehérje topológiai adatbázis, a TOPDB szerver

Fehérjeszerkezet, és tekeredés

Az áramlási citométer és sejtszorter felépítése és működése, diagnosztikai alkalmazásai

A módszerek jelentősége. Gyors-kinetika módszerek. A módszerek közös tulajdonsága. Milyen módszerekről tanulunk?


ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával.

Tartalom. A citoszkeleton meghatározása. Citoszkeleton. Mozgás a biológiában A CITOSZKELETÁLIS RENDSZER 12/9/2016

GALAKTURONSAV SZEPARÁCIÓJA ELEKTRODIALÍZISSEL

Tudjunk Egymásról Bugyi Beáta 22/11/2012

Az AT 1A -angiotenzinreceptor G-fehérjétől független jelátvitelének vizsgálata C9 sejtekben. Doktori tézisek. Dr. Szidonya László

Fehérjebiotechnológia Emri, Tamás Csősz, Éva Tőzsér, József Szerkesztette Tőzsér, József, Debreceni Egyetem

In vivo szövetanalízis. Különös tekintettel a biolumineszcens és fluoreszcens képalkotási eljárásokra

Debreceni Egyetem Orvos- és Egészségtudományi Centrum Biofizikai és Sejtbiológiai Intézet

Tubulin, mikrotubuláris rendszer és mikrotubulus asszociált fehérjék

Radonkoncentráció dinamikájának és forrásainak vizsgálata a Pál-völgyibarlangban

Molekuláris biológiai eljárások alkalmazása a GMO analitikában és az élelmiszerbiztonság területén

Kutatási eredményeim a 2014 február 1- augusztus 31. a Varga József Alapítvány Pungor Ernő doktorjelölti ösztöndíjas időszak során

AZ ACETON ÉS AZ ACETONILGYÖK NÉHÁNY LÉGKÖRKÉMIAILAG FONTOS ELEMI REAKCIÓJÁNAK KINETIKAI VIZSGÁLATA

BIOKÉMIA. A Magyar Biokémiai Egyesület tájékoztatója Quarterly Bulletin of the Hungarian Biochemical Society

ORVOSI BIOFIZIKA. Damjanovich Sándor Mátyus László QT Szerkesztette

Doktori Tézisek. dr. Osman Fares

A citoszkeletális rendszer, motorfehérjék.

Bokor Judit PhD. Szerz, cím, megjelenés helye, Szerz, cím, megjelenés helye, Szerz, cím, megjelenés. helye, PUBLIKÁCIÓ. Könyv, idegen nyelv

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen

Algaközösségek ökológiai, morfológiai és genetikai diverzitásának összehasonlítása szentély jellegű és emberi használatnak kitett élőhelykomplexekben

Szervezetünk védelmének alapja: az immunológiai felismerés

Felhő használata mindennapi alkalmazások futtatására. Németh Zsolt MTA SZTAKI

KÖLCSÖNHATÁS ÉS DINAMIKA. az NMR spektroszkópia, mint a modern szem. Bodor Andrea

A preventív vakcináció lényege :

A PÁLYÁZAT LEFOLYÁSA, SZEMÉLYI, TARTALMI VÁLTOZÁSAI

A flagellumspecifikus exportapparátus felismerési jelének azonosítása

SZÉN NANOCSŐ KOMPOZITOK ELŐÁLLÍTÁSA ÉS VIZSGÁLATA

1b. Fehérje transzport

A humán tripszinogén 4 expressziója és eloszlási mintázata az emberi agyban

Célkitűzés/témák Fehérje-ligandum kölcsönhatások és a kötődés termodinamikai jellemzése

Mesterséges és természetes ellenanyagokon alapuló analitikai módszerek antiepileptikumok meghatározására


Antigén, Antigén prezentáció

Immunológia alapjai előadás MHC. szerkezete és genetikája, és az immunológiai felismerésben játszott szerepe. Antigén bemutatás.

A citoszkeletális rendszer, motorfehérjék.

Curriculum vitae. DE, Mezőgazdaság-, Élelmiszertudomány és Környezetgazdálkodási. Kar, Természetvédelmi mérnöki Msc, I.

Gráczer Éva Laura okleveles biológus

Záróbeszámoló. A pályázat címe: Wnt fehérjék és Wnt receptorok. OTKA azonosító: A kutatási téma ismertetése: előzmények és a kutatás célja

Részletes szakmai beszámoló Az erbb proteinek asszociációjának kvantitatív jellemzése című OTKA pályázatról (F049025)

Egy Polycomb Response Element (PRE) in situ vizsgálata Drosophila melanogaster-ben génkonverzió segítségével. Kozma Gabriella

Peptidek LC-MS/MS karakterisztikájának javítása fluoros kémiai módosítással, proteomikai alkalmazásokhoz

Polimerek alkalmazástechnikája BMEGEPTAGA4

Átírás:

Pannon Egyetem Műszaki Informatikai Kar Nanotechnológia Tanszék FLAGELLINALAPÚ MOLEKULÁRIS OBJEKTUMOK LÉTREHOZÁSA Doktori (PhD) értekezés tézisei Sebestyén Anett Környezettudományok Doktori Iskola Témavezető: Dr. Vonderviszt Ferenc Veszprém 2008.

ÖSSZEFOGLALÓ A hagyományos bioszenzorok illetve fehérje chipek antitesteket, vagy azok alkalmas részegységeit alkalmazzák érzékelő elemként. Ezek előállítása költséges, preparálásuk bonyolult, stabilitásuk sokszor elégtelen, a hordozó felülethez kötve könnyen elveszítik natív térszerkezetüket, működőképességüket. Az antitestek kiváltása más fehérje alapú receptorokkal mindenképpen kívánatos. A bakteriális flagellumok helikális filamentumai polimerizálódásra képes flagellin fehérje több tízezer kópiájából épülnek fel. A flagelláris filamentumok önszerveződő rendszerek, azaz a flagellin monomerek spontán módon képesek összeállni a natívval megegyező szerkezetű filamentumokká megfelelő körülmények között. A flagellin polimerizációja könnyen kontrollálható, a kialakuló filamentumok a fizikai-kémiai behatásokkal szemben stabilisak, szerkezetük atomi precizitással ismert. A különböző fajokból származó flagellin fehérjék szekvenciáinak összehasonlításából adódóan ismeretes az is, hogy a molekula centrális szegmensei nagymértékben variábilisak, nem vesznek részt a szerkezetépítésben, éppen ezért különféle kötőhelyek alakíthatók ki ebben a régióban a polimerizáció megzavarása nélkül. Ennek tudatában egyfelől számítógépes molekulatervezés és génsebészeti eszközök segítségével, Ni- és As-kötő flagellinvariánsokat állítottam elő, amelyek az adott nehézfémion felismerésére és erős megkötésére képesek. A flagellin alapú receptorok számos előnyt hordoznak, miszerint baktériumokkal nagy mennyiségben olcsón termeltethetők, a sejtek feltárása nélkül könnyen tisztíthatók, emellett még a flagellin polimerizációs képességénél fogva rendkívül nagy felületi kötőhely sűrűségű filamentáris objektumok építésére is alkalmazhatók. Másfelől megmutattam, hogy a flagellin variábilis D3 doménjét kifejezve, a domén stabil önálló fehérjeként működik, amely lehetővé teszi, hogy mesterséges kötő fehérjék vázelemeként alkalmazható legyen. Későbbiekben, ezek a módosított filamentáris receptorok, vagy a módosított D3 domén önmagában, ivóvizek nehézfémekkel való szennyezettségének mérésére szolgáló optikai szenzorok alapeleméül szolgálhatnak. 2

ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK / TÉZISEK 1. A flagellinmolekula ismert szerkezetéből kiindulva, számítógépes grafika és molekulamodellezés alkalmazásával megállapítottam, hogy a flagellin variábilis D3 régiójában mely aminosavak oldalláncai vannak megfelelő orientációban és távolságban ahhoz, hogy hisztidinre cserélve őket, fémkötő centrumot alakíthassak ki. A kiválasztott aminosavakat irányított mutagenezis módszerrel hisztidinre cseréltem. A mutáns flagellin Ni-kötő képességét, kvantitatív izotermális titrációs mikrokalorimetria (ITC) módszerrel vizsgáltam. Megállapítottam, hogy a kötődés disszociációs állandója K d ~5 μm, és egy flagellin alegységhez egy Ni-ion kötődik. 2. A bakteriális arzénkötő fehérjék (ArsR fehérjék) esetén ismeretes, hogy az arzenit ion specifikus megkötéséért felelős polipeptidszegmens aminosavszekvenciája a következő: SerGlyGluLeuCysValCysAspLeuCysThrAlaLeuAspGln. A rendelkezésre álló adatok szerint ez a szegmens erősen nyújtott konformációjú, végeinek távolsága közel 20Å. Méretéből adódóan megállapítottam, hogy a D3 domén Ala262-Thr273 öblös felületi hurokrégiója megfelelő vázként szolgálhat az arzénkötő motívum befogadására. Ennek megfelelően az Ala262-Thr273 szegmenst a D3 doménből kivágtam, majd ennek helyére ültettem be az arzénkötő motívumot többlépcsős PCR segítségével. Az előállított As-kötő flagellinmutáns esetében a kötődés disszociációs állandója ugyancsak mm-os tartományba esik. 3. A filamentumok képződésének mechanizmusát kutatva azt a feltételezést, hogy a filamentum végén lévő szabad N-terminálishoz kötődik a következő alegység C- terminálisa, fluoreszcencia rezonancia energiatranszfer módszerrel igazoltam. A csonkított flagellinek polimerizációs vizsgálatából megállapítottam, hogy a megfigyeléseink megfelelnek a hipotézisnek, miszerint az axiális irányban szomszédos flagellin alegységek N- illetve C-terminális régiói egymásba fonódó helikális kötegeket alkotva építik fel a filamentumok belső gyűrűjének szerkezetét. 3

4. A Ni-kötő variánsból épített filamentum struktúrát, egy hordozómátrix nélküli szenzorchip felületre rögzítettem, és felületi plazmon rezonancia spektroszkópia módszerrel vizsgáltam. A mérések alapján megállapítottam, hogy a mutáns filamentum felületi kötőhely sűrűsége elég nagy ahhoz, hogy megfeleljen a nehézfémion kötés optikai úton történő detektálására. 5. A flagellinmolekula D3 domént kódoló génszakaszát klónoztam és differenciális pásztázó kaloriméteres (DSC), valamint tripszines emésztési vizsgálattal megmutattam, hogy D3 domén stabil harmadlagos szerkezettel rendelkező önálló fehérje, amely nagyfokú ellenállást mutat a proteolitikus emésztéssel szemben. Ennek ismeretében a D3 domén kis mérete és stabil szerkezete lehetővé teszi, hogy alkalmazható legyen a későbbi receptor fejlesztések vázelemeként. 4

KÖZLEMÉNYEK, ELŐADÁSOK SEBESTYÉN, A., MUSKOTÁL, A., VÉGH B.M., & VONDERVISZT, F. The Hypervariable D3 Domain of Salmonella Flagellin Is an Autonomous Folding Unit. Protein and Peptide Letters, 15, 54-57. (2008). SEBESTYÉN, A, VÉGH, B.M., SZEKRÉNYES, Á., KURUNCZI, S., VONDERVISZT, F. Nehézfémkötő flagellin alapú receptorok. Biokémia XXX/4. (2006). GUGOLYA, Z., MUSKOTÁL, A., SEBESTYÉN, A., DIÓSZEGHY, Z. & VONDERVISZT, F. Interaction of the disordered terminal regions of flagellin upon flagellar filament formation. FEBS Letters, 535, 66-70. (2003). MUSKOTÁL, A., KIRÁLY, R., SEBESTYÉN, A., GUGOLYA, Z.,VÉGH B.M. VONDERVISZT, F. Interaction of FliS flagellar chaperone with flagellin. FEBS Letters, Vol. 580, 3916-3920. (2006). FECZKÓ, T., MUSKOTÁL, A., GÁL, L., SZÉPVÖLGYI, J., SEBESTYÉN, A., VONDERVISZT, F. Synthesis of Ni-Zn ferrite nanoparticles in radiofrequency thermal plasma reactor and their use for purification of histidine-tagged proteins, J. Nanoparticle Research, közlésre elfogadva. SEBESTYÉN, A., MUSKOTÁL, A., GYIMESI, G., VONDERVISZT, F., BÁRSONY, I.: Ni- and As-binding flagellin-based receptors E-MRS Spring Meeting, Strasbourg (France, 2007). KURUNCZI, S., NAGY, N., TÓTH, A. L., SEBESTYÉN, A., VONDERVISZT, F., BÁRSONY, I.: Immobilization of protein filaments on surfaces for optical sensing E-MRS Spring Meeting, Strasbourg (France, 2007). PAP, A. E., KURUNCZI, S., SEBESTYÉN, A., TÓTH, A. L., VONDERVISZT, F., BÁRSONY, I.: Immobilization of protein segments into porous silicon for biosensor application E-MRS Spring Meeting, Strasbourg (France, 2007). SEBESTYÉN, A., MUSKOTÁL, A., SZEKRÉNYES, Á., GYIMESI, G., KURUNCZI, S., VONDERVISZT, F.: Nehézfém-kötő flagellin alapú receptorok Műszaki Kémiai Napok 07 Veszprém, (2007). 5

SEBESTYÉN, A., MUSKOTÁL, A., SZEKRÉNYES, Á., GYIMESI, G., KURUNCZI, S. ÉS VONDERVISZT, F.: Nehézfém-kötő flagellin alapú receptorok Nanobiológia Miniszimpózium Pécs (2006). legjobb poszter díja SEBESTYÉN, A., GUGOLYA, Z., JAKAB, G., DIÓSZEGHY, Z., ZÁVODSZKY, P. & VONDERVISZT, F.: The FliH component of the flagellar export apparatus is a multizinc enzyme with phospholipase activity. 30th FEBS Congress - 9th IUBMB Conference. Budapest, Hungary (2005). SEBESTYÉN, A., GUGOLYA, Z., JAKAB, G., MUSKOTÁL, A., DIÓSZEGHY, Z., ZÁVODSZKY, P., VONDERVISZT, F.: A flagellumspecifikus exportrendszer FliH komponense foszfolipáz aktivitással rendelkező multi-cink fehérje. A Magyar Biofizikai Társaság XXII. Kongresszusa. Debrecen, (2005). KURUNCZI, S., TÓTH, A. L., SEBESTYÉN, A., VONDERVISZT, F., BÁRSONY, I.: Immobilization of protein filaments on surfaces for optical sensing. Hungarian Nanotechnolgy Symposium. Budapest, Hungary (2005). MUSKOTÁL, A., KIRÁLY, R., SEBESTYÉN A., VÉGH B., VONDERVISZT F.: A flagellinspecifikus FliS dajkafehérje jellemzése. A Magyar Biokémiai Egyesület Molekuláris Biológiai Szakosztályának 8. Munkaértekezlete. Tihany (2003). MUSKOTÁL, A., SEBESTYÉN, A.: A flagellinmolekula rendezetlen terminális régióinak szerepe az alegységek kölcsönhatásaiban, ELTE, OTDK Konferencia (2003). Kémiai és Vegyipari Szekcióban, a biokémia-biotechnológia tagozatában III. helyezés. MUSKOTÁL, A., SEBESTYÉN, A., GUGOLYA, Z., DIÓSZEGHY, Z., VONDERVISZT, F.: A flagellinmolekula rendezetlen terminális régióinak szerepe az alegységek kölcsönhatásaiban. A Magyar Biokémiai Egyesület Molekuláris Biológiai Szakosztályának 7. Munkaértekezlete. Keszthely (2002). VONDERVISZT, F., MUSKOTÁL, A., SEBESTYÉN, A., GUGOLYA, Z., DIÓSZEGHY Z.: Interaction of the disordered terminal regions of flagellin upon filament formation. XIV. International Biophysics Congress, Buenos Aires, Argentina (2002). MUSKOTÁL A., SEBESTYÉN A., VONDERVISZT F.: A flagellinmolekula rendezetlen terminális régióinak szerepe az alegységek kölcsönhatásaiban. A Magyar Biofizikai Társaság Molekuláris Biofizika Szekciójának szegedi szekcióülése (2002). 6

MUSKOTÁL A., SEBESTYÉN A.: A flagellinmolekula rendezetlen terminális régióinak szerepe az alegységek kölcsönhatásaiban, VIII. Országos Felsőoktatási Környezettudományi Diákkonferencia, Veszprém (2002). Környezeti Kémia Szekcióban Környezetvédelmi és Vízügyi Minisztérium különdíja. MUSKOTÁL A., SEBESTYÉN A.: A flagellinmolekula rendezetlen terminális régióinak szerepe az alegységek kölcsönhatásaiban, VE, TDK Konferencia (2001). Kémiai és Vegyipari Szekcióban II. helyezés. 7