Studium struktury a interakcí fosforylovaného 14-3-3 proteinu

Bc. Aneta Kozeleková

Master's thesis

Study of structure and interactions of phosphorylated 14-3-3 protein

Abstract:

14‑3‑3 proteiny jsou regulační proteiny, které jsou vysoce exprimovány v lidském těle. Modulují strukturu a interakce více než tisíce proteinových partnerů a jejich funkce výrazně závisí na jejich dimerní povaze. Jedním z hlavních regulačních mechanismů aktivity 14‑3‑3 proteinů je modulace jejich dimer-monomerní rovnováhy. V literatuře bylo navrhnuto, že fosforylace aminokyseliny Ser58 vyvolává monomerizaci 14‑3‑3 proteinu. Skutečný efekt fosforylace Ser58 na strukturu, vlastnosti a funkčnost 14‑3‑3 proteinu však nebyl dosud dostatečně prozkoumán, zejména kvůli obtížím s přípravou fosforylovaného vzorku. Místo toho bylo chování fosforylovaného proteinu ve většině studií jak in vivo, tak in vitro odvozováno od chování fosfomimikujících a monomerních mutantů. V této studii byl představen protokol pro přípravu 14‑3‑3ζ proteinu fosforylovaného na Ser58 ve vysoké kvalitě a paralelně s fosfomimikujícím mutantem (14‑3‑3ζ S58E) a monomerním mutantem (14‑3‑3ζ L12E M78K) byly studovány důsledky fosforylace na vlastnosti proteinu 14‑3‑3ζ. Pomocí několika biofyzikálních metod byla provedena analýza 14-3-3ζ proteinů s ohledem na jejich oligomerní stav, strukturní vlastnosti, teplotní stabilitu, hydrofobicitu a interakční schopnosti.

Abstract:

14‑3‑3 proteins are regulatory proteins that are highly expressed in the human body. They modulate the structure and interactions of more than a thousand protein partners and their function significantly relies on their dimeric nature. One of the main regulatory mechanisms of 14‑3‑3 action is modulation of their dimer-monomer equilibrium. Phosphorylation of Ser58 residue was proposed in the literature to induce 14‑3‑3 protein monomerization. However, up to now, the real effect of Ser58 phosphorylation on 14‑3‑3 protein structure, properties and functionality was not sufficiently explored, primarily due to difficulties with preparation of the phosphorylated sample. Instead, phosphomimicking and monomeric mutants were employed in the majority of studies to approximate its behaviour both in vivo and in vitro. In this study, a protocol for preparation of high quality 14‑3‑3ζ protein phosphorylated at Ser58 was introduced and the consequences of phosphorylation on 14‑3‑3ζ protein characteristics were studied in parallel to phosphomimicking mutant (14‑3‑3ζ S58E) and monomeric mutant (14‑3‑3ζ L12E M78K). Using several biophysical methods, analysis of 14‑3‑3ζ proteins was performed with respect to their oligomeric state, structural properties, thermal stability, hydrophobicity, and interaction abilities.

Keywords

14‑3‑3 proteiny, Ser58, fosforylace, fosfomimikující mutace, monomerizace, Tau protein, interakce, 14‑3‑3 proteins, phosphorylation, phosphomimicking mutation, monomerization, interaction

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 6. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 24. 6. 2021
• Supervisor: RNDr. Mgr. Jozef Hritz, Ph.D.
• Reader: Mgr. Marek Šebesta, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Biomolecular chemistry