Interakce regulační domény tyrosin hydroxylasy s 14-3-3 proteinem

Bc. Markéta Makovická

Master's thesis

Interaction of regulatory domain of tyrosine hydroxylase with 14-3-3 protein

Abstract:

Tyrosin hydroxylasa (TH) je enzym, katalyzující hydroxylaci tyrosinu za vzniku L-DOPA, prekurzoru dopaminu, adrenalinu a noradrenalinu. Tyto katecholaminy jsou nezbytné neurotransmitery a hormony, spojené s pamětí, emocemi, krevním tlakem a mnoha dalšími. Snížené množství dopaminu, spolu s disfunkcí tyrosin hydroxylasy jsou spojeny s patologií Parkinsonova onemocnění ještě před projevem typických motorických symptomů. Tyrosin hydroxylasa je složena z tetramerizační, katalytické a regulační domény. Enzym je regulován několika posttranslačními modifikacemi a interakcemi s modulačními proteiny. Nejvíce zkoumaná je však fosforylace serinu 40 a 19, nacházející se na N-terminální části regulační domény. Tyto modifikace vedou ke zvýšení enzymatické aktivity a k vazbě s 14-3-3 proteinem. Interakce s 14-3-3 proteinem má pravděpodobně chránit a stabilizovat N-terminální IDP-podobnou část regulační domény v buňce. Nicméně, publikovaná struktura krysí isoformy regulační domény tyrosin hydroxylasy neobsahuje 64 N-terminálních aminokyselin, proto neumožňuje studium vazby na atomární úrovni. Cílem této práce byl popsat interakci dvojtě fosforylované regulační domény tyrosin hydroxylasy s 14-3-3ζ proteinem pomocí biofyzikálních metod jako isotermální titrační kalorimetrie, povrchové plasmové resonance a NMR spektroskopie.

Abstract:

Tyrosine hydroxylase (TH) is an enzyme, catalysing the hydroxylation of tyrosine to form L-DOPA, the precursor of the dopamine, epinephrine and norepinephrine. These catecholamines are essentials neurotransmitters and hormones, connected with memory, emotions, blood pressure and many more. Reduced levels of dopamine, together with the disfunction of tyrosine hydroxylase, are highly implicated in the Parkinson disease pathology even before the typical motor symptoms are detected. The tyrosine hydroxylase is composed of the tetramerization, catalytic and regulatory domain. The enzyme is regulated by several posttranslational modifications and interactions with modulator proteins. Mostly examined is the phosphorylation of the serine 40 and serine 19, located on the N-terminal part of the regulatory domain. These modifications lead to the increase of the enzymatic activity and the binding of the 14-3-3 protein. Interaction with 14-3-3 is proposed to protect and stabilize the N-terminal regulatory IDP-similar part in the cell. However, the published structure of rat isoform of the regulatory domain of tyrosine hydroxylase is lacking the first 64 N-terminal residues, therefore, restricts the investigation of the binding on the atomic level. This thesis aimed to describe the interaction of doubly phosphorylated regulatory domain of tyrosine hydroxylase with 14-3-3ζ protein through biophysical techniques as isothermal titration calorimetry, surface plasmon resonance and NMR spectroscopy.

Keywords

regulační doména tyrosin hydroxylasy, 14-3-3, regulace, interakce, isotermální titrační kalorimentrie, povrchová rezonance plasmatu, nukleární magnetická rezonance, regulatory domain of tyrosine hydroxylase, regulation, interaction, isothermal titration calorimetry, surface plasmon resonance, nuclear magnetic resonance

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 17. 6. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 8. 7. 2020
• Supervisor: RNDr. Mgr. Jozef Hritz, Ph.D.
• Reader: Mgr. Marek Šebesta, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Biomolecular Chemistry