Jonne Seppälä Lectio praecursoria 22.5.2015
Structural Studies on Filamin Domain Interactions Rakennetutkimuksia filamiini-proteiinin domeenivuorovaikutuksilla
Mitä solu- ja molekyylibioginen tutkimus on? Pyritään ymmärtämään solujen rakennetta ja toimintaa sekä muodostamaan kokonaiskäsitys solun sisäisen ja solujen välisen maailman tapahtumista. cm elimet m Liikutaan hyvin pienessä mittakaavassa. mm kudokset µm Kuvat: Servier Medical Art nm solut molekyylit (proteiinit, rasvat, perimäaines )
Mitä proteiinit ovat? Proteiinit ovat työntekijämolekyylejä, jotka ovat tärkeitä käytännössä elimistön joka osa-alueella α-keratiini muodostaa hiukset ja kynnet aktiini ja myosiini tuottavat lihasten liikkeet reseptorit eli aistinproteiinit säätelevät tiedonkulkua aivoissa hemoglobiini kuljettaa happea elimistölle ruoansulatuskanavan entsyymit pilkkovat ruoan vasta-aineet (immunoglobuliinit) tunnistavat taudinaiheuttajat Kuvat: Servier Medical Art
Mistä proteiinit ovat rakentuneet? Proteiinirakenteella tarkoitetaan aminohappoketjun muodostamaa vyyhtiä aminohappoketju laskostuminen Proteiinit koostuvat aminohapoista, jotka ovat ketjuutuneet yhteen kuin helminauha laskostunut proteiinidomeeni sidosmalli laskosmalli kalottimalli pintahahmotusmalli Rakenne voidaan esittää eri tavoin, riippuen siitä mitä halutaan kertoa
Miksi proteiinirakenteen tuntemus on tärkeää? Proteiinin rakenne kertoo sen toiminnasta Rakenteen tuntemus on siis välttämätöntä proteiinin toiminnan ymmärtämiseksi vatsalaukun pepsiini haukkaa palan toisesta proteiinista Proteiinit tunnistavat toisensa rakenteen (muodon) perusteella (=vuorovaikutus) Elimistön toiminta perustuu siihen, että proteiinit tunnistavat toisensa vasta-aineen joustavat käsivarret hamuavat helposti pintoja aktiinin säikeinen rakenne (malli) Tuo lujuutta
Kuinka proteiinirakenteita tutkitaan? Proteiinit täytyy tehdä näkyviksi silmille Tarve nähdä jopa atomitasolle, tarvitaan pieni aallonpituus e - taivutusmagneetti Kuva ESRF:n luvalla e - lähde röntgensäteily Röntgenkristallografia Pienkulmaröntgensironta Kaavakuva muokattu teoksesta Biomolecular Crystallography, B. Rupp (2010) kustantajan (Garland Science) luvalla
Röntgenkristallografia elektronitiheys röntgensäde 60 µm matemaattinen muunnos proteiinikide diffraktio mallin rakentaminen proteiinirakenne
Pienkulmaröntgensironta etäisyyden todennäköisyys elektonitiheysjakauma röntgensäde matemaattinen muunnos proteiiniliuos sirontakuva matemaattinen mallitus etäisyys proteiinin hahmokuva
Mitä filamiini-proteiinit tekevät? Suurikokoisia nauhamaisia proteiineja, jotka osallistuvat solun liikkeiden säätelyyn solu Venyvät jousen tavoin solun liikkeistä syntyneen vetävän voiman vaikutuksesta eteenpäin työntyvä solun reuna Mutaatiot filamiineissa johtavat vakaviin kehityshäiriöihin veto filamiini sitoutuneena aktiiniin veto filamiinin jousipari venyneenä
Structural Studies on Filamin Domain Interactions Rakennetutkimuksia filamiini-proteiinin domeenivuorovaikutuksilla
Tutkimuksen tavoitteet I. Tutkia, löytyykö filamiinista lisää kompakteja alueita, jotka voisivat toimia jousen tavoin. II. III. Selvittää, kuinka viestinvälittäjäproteiinin sitoutuminen filamiinin jousialueelle vaikuttaa jousen rakenteeseen. Tutkia, kuinka luuston kehityshäiriöitä aiheuttavat mutaatiot muuttavat filamiinin rakennetta.
I osatyö Löydettiin uusi kompakti filamiinirakenne Alueella on verihiutaleiden solukalvoproteiinin vuorovaikutuspaikka Kompaktin rakenteen mahdollinen tehtävä on vakauttaa verihiutaleiden solukalvoproteiinin kanssa vuorovaikuttava osa
II osatyö Havaittiin, että viestinvälittäjäproteiinin sitoutuessa filamiinin ennalta tunnettuun jousipariin, parin vuorovaikutukset purkautuvat Viestinvälittäjäproteiini rajoittaa parin liikettä Tutkimus täydentää jousiparin toimintamallia
III osatyö Mutaatiot filamiinin kompaktilla alueella johtavat rakenteen osittaiseen hajoamiseen tai mahdollisesti parivuorovaikutusten purkautumiseen Muutokset rakenteessa saattavat altistaa filamiinin pilkkomiseen soluissa tai muuttaa sen viestinvälitysominaisuuksia.
Mitä uutta tutkimus tuo? Tehty tutkimus tuo uutta tietoa filamiinin rakenteesta ja toiminnasta sekä paljastaa syitä filamiinin toiminnan muutoksista kehityshäiriöiden taustalla.