Liší se hetero- a homodimer 14-3-3?

Mgr. Jan Šimek

Master's thesis

Is there a difference between 14-3-3 hetero- and homodimers?

Abstract:

Biologická funkce 14-3-3 proteinu, který se významně podílí na regulaci buněčného cyklu, metabolismu a apoptózy, významně závisí na jeho dimerním charakteru. Je známo sedm lidských izoforem 14-3-3 proteinu. Tyto izoformy jsou si strukturou i biofyzikálními vlastnostmi podobné, jejich aminokyselinové sekvence se však odlišují, liší se tak i jejich interaktomy a vzájemné vazebné afinity monomerních podjednotek. V této práci byly kvalitativně popsány možnosti tvorby homo a heterodimerů mezi savčími izoformami pomocí fluorescenční eseje. Výsledek tohoto experimentu potvrzuje trendy, známé z literatury, a rozšiřuje přehled o dimerizaci různých 14-3-3 izoforem. Strukturní podstata heterodimerizace izoforem zeta a epsilon byla zkoumána pomocí nukleární magnetické rezonanční spektroskopie (NMR). Tyto experimenty ukazují, že heterodimer různých izoforem 14-3-3 proteinu je zjevně podobně jako homodimer formován přes N-terminální část proteinu. V další části práce byla zavedená metodologie fluorescenčního značení využita ke studiu interakcí vybraných variant 14-3-3 proteinu s fosfolipidovou membránou, obsahující sfingosin, fosfatidylcholin a pozitivně nebo negativně nabité lipidy. Tato část práce ukázala afinitu 14-3-3 ke kationickým lipidům, nikoliv však k neutrální anebo záporně nabité fosfolipidové dvojvrstvě.

Abstract:

14-3-3 protein is a regulator of the cell cycle, metabolism and apoptosis. The biological function of 14-3-3 is significantly determined by its oligomeric state – 14-3-3 typically forms a dimer. Seven mammalian isoforms of 14-3-3 are known. These isoforms are similar in their biophysical and structural properties, however, monomeric subunits of different 14-3-3 isoforms differ in their mutual affinities, as well as in interactomes. In this thesis, a fluorescence dimerization assay was employed to assess mutual dimerization propensities for all the possible combinations of seven mammalian isoforms. Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy was then used to observe the changes on the N-terminal dimeric interface of the 14-3-3ζ monomeric subunit after a formation of a heterodimer with the ε isoform. In the following part of the thesis, the technique of 14-3-3 labelling with fluorophores was used for studying selected 14-3-3 variants affinity to the phospholipid membranes, containing differently charged lipids. The affinity of 14-3-3s towards cationic lipids was shown, however, this was not the case for neutral nor negatively charged phospholipid bilayer.

Keywords

​14-3-3 proteiny, izoformy, dimerizace, fluorescence, FRET, NMR, 14-3-3 proteins, isoforms, dimerization

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 5. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 20. 6. 2023
• Supervisor: doc. RNDr. Mgr. Jozef Hritz, Ph.D.
• Reader: doc. Mgr. Dominik Heger, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Biomolecular chemistry