Dimer-monomerní rovnováha lidských 14-3-3 proteinů

Bc. Eliška Pirnosová

Master's thesis

Dimer-monomer equilibrium of human 14-3-3 proteins

Abstract:

Rodina eukaryotických regulačních proteinů 14-3-3 se podílí na klíčových buněčných procesech, jako jsou přenos signálu, regulace buněčného cyklu, apoptóza a metabolismus. Jejich funkce je významně závisí na tvorbě dimerů. U savců se vyskytuje sedm izoforem 14-3-3 (β, γ, ε, ζ, η, θ a σ), které mohou vytvářet homo- i heterodimery. Přestože mají vysokou sekvenční podobnost, mají tyto izoformy rozdílné interaktomy, tkáňově specifickou expresi, biofyzikální vlastnosti a dimerizační preference. Tato práce se zaměřuje na experimentální určení rychlostních a rovnovážných disociačních konstatnt všech 28 dimerizací lidských izoforem 14-3-3. Zjištěné konstanty byly použity pro modelování dimer-monomerní rovnováhy směsi sedmi 14-3-3 izoforem. Zjistili jsme, že rovnovážná směs 14-3-3 proteinů obsahuje převážně heterodimery a její přesné složení silně závisí na celkové koncentraci jednotlivých izoforem. Tyto výsledky přispívají k ucelenějšímu pochopení regulačního komplexu 14-3-3 proteinů. Druhá část této práce se věnuje studiu thermostability lidské izoformy 14-3-3η , která vykazuje signifikantně nižší teplotní stabilitu ve srovnání se zbylými lidskými 14-3-3 izoformami. Dále byl zkoumán vliv fosforylace na dimerním rozhraní u 14-3-3η fosforylované na Ser59. Podpobně jako bylo dříve popsáno u izoformy 14-3-3ζ fosforylované na Ser58, i zde vedla fosforylace ke snížení teplotní stability a monomerizaci proteinu 14-3-3η.

Abstract:

The 14-3-3 protein family of eukaryotic regulatory proteins is involved in key cellular processes such as signal transduction, cell cycle regulation, apoptosis, and metabolism. Their function highly depends on formation of dimers. In mammals seven 14-3-3 isoforms (β, γ, ε, ζ, η, θ and σ) are present, capable of forming both homo- and heterodimers. Despite their high sequence similarity, these isoforms differ in interactomes, tissue-specific expression levels, biophysical properties and dimerization preferences. This thesis focuses on the experimental determination of rate and equilibrium dissociation constants for all 28 dimerizations of human 14-3-3 isoforms. These constants were used to model their dimer-monomer equilibrium of seven isoform 14-3-3 mixture. We show that 14-3-3 equilibrium mixture contains mostly heterodimers and its exact composition greatly depends on the total isoform concentration. These results contribute to a more comperhensive understanding of the 14-3-3 protein complex regulatory hub. The second part of this thesis investigates the thermostability of human 14-3-3η isoform, which exhibits significantly lower thermal stability compared to other human 14-3-3 isoforms. Additionally, the effect of phosphorylation at the dimer interface was examined for 14-3-3η phosphorylated at Ser59. Similarly to previously reported observations for the 14-3-3ζ isoform phosphorylated at Ser58, phosphorylation leads to decreased thermal stability and promotes monomerization of 14-3-3η.

Keywords

14-3-3 proteiny, izoformy, dimerizace, monomerizace, dimermonomerní rovnováha, FRET, COPASI, Ser59, fosforylace

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 5. 2026

Thesis defence

• Date of defence: 9. 6. 2026
• Supervisor: doc. RNDr. Mgr. Jozef Hritz, Ph.D.
• Reader: Ing. Blanka Pekárová, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Biomolecular chemistry