Analýza slinných serpínů klíšťat Ixodes ricinus z hlediska strukturní biologie

Mgr. Barbora KAŠČÁKOVÁ

Doctoral thesis

Abstract:

Znalost podrobné struktury proteinů a jejich komplexů s jinými proteiny, jako jsou například serpiny, pomáhá pochopit jejích mechanismus účinku. Serpiny, jako velká skupina proteázových inhibitorů mají téměř identické složení sekundární struktury a představují dokonalý příklad jak se dá vysvětlit jejich inhibičním proces prostřednictvím detailních strukturních analýz mnoha zástupců skupiny. Univerzální proces inhibice serpinu je znám a také je známo, že serpiny jsou strukturálně téměř identické zatímco funkčně rozmanité. Proto má každý serpin některé vlastnosti jemu specifické a znalost detailních serpinových struktur může vysvětlit vysokou funkční diverzitu. Rentgenová krystalografie byla a je jedním z nejběžnějších nástrojů používaných pro strukturní analýzu serpinu. Tato práce popisuje strukturní informace serpinů klíšťat Ixodes ricinus. Serpiny tohoto druhu jsou zodpovědné hlavně za modulaci imunitní odpovědi hostitele prostřednictvím inhibice zúčastněných proteáz. Serpiny s proteázami tvoří kovalentní komplexy. Tento proces vede k "sebevražednému" mechanismu, který inaktivuje jak proteázu tak i serpin. Zde jsou uvedeny výsledky rentgenové strukturní analýzy čtyř serpinů I. ricinus pojmenovaných: Iripin-3, Iripin-5, Iripin-4 a Iripin-1. Všechny pomáhají klíšťatům různými způsoby zůstat přichyceny k hostiteli po dostatečnou dobu pro krmení tím, že inhibují proteázy zapojené do imunitních obranných reakcí hostitele na kousnutí klíštětem.

Abstract:

The knowledge of the detailed structure of proteins and their complexes with other proteins, such as serpins, helps to understand the mechanism of action. Serpins, a large protein group of protease inhibitors that possess almost identical secondary-structural folds, represent the perfect example of expanding the knowledge of their inhibition process through detailed structural analyses. The universal process of serpin inhibition is known, but also is known that serpins are structurally similar whereas their functional diversity is significant. Therefore, each serpin will have some properties specific to its own and knowledge of the serpin structures can explain high functional diversity. X-ray crystallography was one of the most common tools used for serpin structural analysis. This thesis describes the structural information of serpins found in Ixodes ricinus ticks. Serpins of this species are mainly responsible for the modulation of the host immune response via inhibiting involved proteases. Serpins with proteases form covalent complexes. This process leads to a suicide mechanism that inactivates the protease as well as serpin. Here are presented results of the X-ray structural analysis of four I. ricinus serpins named Iripin-3, Iripin-5, Iripin-4, and Iripin-1. All of them help the tick in different ways to stay attached to the host for sufficient time for feeding by inhibiting the proteases involved in host immune defense responses to a tick bite.

Keywords

klíště, serpin, rentgenová krystalografie, Ixodes ricinus, sliny klíšťat, strukturní konformace

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 5. 5. 2022

Thesis defence

• Supervisor: prof. Mgr. Ivana Kutá Smatanová, Ph.D.

UNIVERSITY OF SOUTH BOHEMIA IN ČESKÉ BUDĚJOVICE

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biochemistry / Biochemie