Relaxační NMR studie haloalkandehalogenasy DhaA

Bc. Vojtěch Zapletal

Master's thesis

NMR relaxation study of haloalkane dehalogenase DhaA

Abstract:

V této diplomové práci se věnujeme haloalkandehalogenázám, což jsou bakteriální enzymy, které odštěpují halogeny z alkylhalogenidů. Jeden člen z podrodiny HLD-II je 33,5 kDa velký protein DhaA, objeven během osmdesátých let. Tento protein se skládá jak z alfa šroubovic, tak i z beta skládaných listů. Nejvhodnější substrát pro tento enzym je 1,2-dibromethan nebo 1,3-dibrompropan. Přiřazení rezonančních frekvencí bylo již dříve provedeno na deuterovaném vzorku za použití experimentů využívající metodu TROSY (transverse relaxation-optimized spectroscopy) na 950 MHz spektrometru. Hodnoty NOE získané stejným postupem byly ale nerealisticky vysoké. Byl proto použit nedeuterovaný vzorek, měřený standardními experimenty založených na HSQC metodě na 850 MHz spektrometru. K popisu vnitřních pohybů proteinu na rychlé časové škále byly naměřeny a vyhodnoceny relaxační experimenty poskytující R1, R2 rychlosti a NOE. K analýze získaných dat byly úspěšně použity dvě metody: mapování funkce spektrální hustoty a Model-free analýza. Výsledky obou přístupů byly porovnatelné. Celý postup k úspěšnému popisu podobně velkých molekul může být dále využíván.

Abstract:

Haloalkane dehalogenases are bacterial enzymes cleaving a carbon-halogen bond in halogenated hydrocarbons. DhaA is a 33.5 kDa member of the HLD-II subfamily discovered during the 1980s. DhaA structurally belongs to the alpha/beta-hydrolase superfamily. Preferable substrates of DhaA are 1,2-dibromoethane and 1,3-dibromopropane. The assignment of resonance frequencies was obtained previously using the deuterated sample and experiments utilizing transverse relaxation-optimized spectroscopy (TROSY) at the 950 MHz spectrometer. However, NOE values obtained in the same manner were unrealistically high. Therefore, the non-deuterated sample was measured at the 850 MHz spectrometer by the standard HSQC experiments. R1, R2 and 15N-{1H} steady-state NOE experiments were measured and they were processed for description of motions on the fast time scale. Spectral density mapping and Model-free analysis were used for this purpose. Both methods were successfully applied and the results were compared. Data acquisition and processing of the data procedure can be applied to a similar biological systems.

Keywords

Nukleární magnetická rezonance, Relaxace, Dynamika, Mapování funkcí spektrální hustoty, Model-free, Haloalkandehalogenasa, DhaA, Nuclear magnetic resonance, Relaxation, Dynamics, Spectral density mapping, Haloalkane dehalogenase

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 5. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 17. 6. 2015
• Supervisor: prof. Mgr. Lukáš Žídek, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Chemoinformatics and Bioinformatics