Badania strukturalne wybranych białek uczestniczących w obronie przeciwko patogenom u Hordeum vulgare
Loading...
Date
2015-06-19
Authors
Advisor
Editor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Title alternative
Structural studies of selected proteins involved in defense response against pathogens in Hordeum vulgare
Abstract
Rośliny nieustannie narażone są na ataki ze strony patogenów takich jak bakterie, wirusy czy grzyby. Jednym z elementów molekularnych mechanizmów obronnych rośliny są receptory R. Białka R rozpoznają patogenne cząsteczki wewnątrz komórki roślinnej i uruchamiają odpowiedź obronną. Do poprawnego pełnienia swojej funkcji białka R potrzebują udziału kompleksu białek HSP90-SGT1-RAR1. W niniejszej pracy zostały przedstawione wyniki badań nad strukturą poszczególnych białek kompleksu w roztworze za pomocą małokątowego promieniowania rentgenowskiego oraz spektroskopii dichroizmu kołowego. Analiza otrzymanych wyników pozwoliła na wymodelowanie niskorozdzielczej struktury badanych białek oraz wykazanie, że białka SGT1 i RAR1 mają dynamiczną konformację w roztworze. Jednocześnie wykazano, że dimeryzacja domeny TPR białka SGT1 z jęczmienia, rzodkiewnika pospolitego oraz drożdży zależy od siły jonowej, która nie ma wpływu na strukturę i stan oligomeryczny domeny TPR ludzkiego homologa. Zbadano również wpływ wiązania nukleotydów, temperatury i siły jonowej na dynamikę konformacyjną białka HSP90 z pszenicy. Zarówno siła jonowa i temperatura powodują przesunięcie równowagi w stronę konformacji otwartej. Wiązanie nukleotydów nie powoduje natomiast dramatycznych zmian konformacyjnych. Określono także, niskorozdzielczą strukturę kompleksu białek HSP90-SGT1ΔSGS z ADP. W kompleksie tym białko HSP90 ma otwartą konformację. Wiązanie białka HSP90 powoduje dysocjację dimeru białka SGT1. Jednocześnie monomer białka SGT1 wiąże się w sposób asymetryczny do białka HSP90 w stosunku stechiometrycznym 1:2.
Plants are constantly exposed to contacts with a variety of pathogens like bacteria, viruses and fungi. One of the most important elements of this system on the molecular level are R proteins, that recognize pathogenic molecules and trigger the immune response. For their function R proteins require the protein complex that consists of three major proteins: HSP90, SGT1 and RAR1 proteins. This PhD thesis presents results of a study concerning the structure and dynamic in solution of the proteins of HSP90-SGT1-RAR1 complex studied using small angle x-ray scattering and circular dichroism. From the analysis of experimental data we obtained low resolution structure of the SGT1 and RAR1 proteins and proved that both proteins are flexible in solution. I also proved that the dimerisation of the TPR domain of SGT1 protein from barley, Arabidopsis thaliana and yeasts depends on ionic strength, that has no influence on the structure and oligomeric state of TPR domain from the human homolog. In this PhD thesis I also present results concerning the role of the nucleotide binding, temperature and ionic strength in the conformational equilibrium of the wheat HSP90 protein. Both, temperature and ionic strength shifts equilibrium to the more open conformation. Nucleotide binding has very little effect on HSP90 conformation. I was able to model the low resolution structure of the HSP90-SGT1ΔSGS complex with ADP. Within this complex HSP90 has open conformation. HSP90 binding causes dissociation of the SGT1 dimer. Simultaneously the monomer of the SGT1 protein binds to the HSP90 dimer in asymmetric manner that leads to the 1:2 stoichiometry.
Plants are constantly exposed to contacts with a variety of pathogens like bacteria, viruses and fungi. One of the most important elements of this system on the molecular level are R proteins, that recognize pathogenic molecules and trigger the immune response. For their function R proteins require the protein complex that consists of three major proteins: HSP90, SGT1 and RAR1 proteins. This PhD thesis presents results of a study concerning the structure and dynamic in solution of the proteins of HSP90-SGT1-RAR1 complex studied using small angle x-ray scattering and circular dichroism. From the analysis of experimental data we obtained low resolution structure of the SGT1 and RAR1 proteins and proved that both proteins are flexible in solution. I also proved that the dimerisation of the TPR domain of SGT1 protein from barley, Arabidopsis thaliana and yeasts depends on ionic strength, that has no influence on the structure and oligomeric state of TPR domain from the human homolog. In this PhD thesis I also present results concerning the role of the nucleotide binding, temperature and ionic strength in the conformational equilibrium of the wheat HSP90 protein. Both, temperature and ionic strength shifts equilibrium to the more open conformation. Nucleotide binding has very little effect on HSP90 conformation. I was able to model the low resolution structure of the HSP90-SGT1ΔSGS complex with ADP. Within this complex HSP90 has open conformation. HSP90 binding causes dissociation of the SGT1 dimer. Simultaneously the monomer of the SGT1 protein binds to the HSP90 dimer in asymmetric manner that leads to the 1:2 stoichiometry.
Description
Wydział Fizyki: Zakład Fizyki Makromolekularnej
Sponsor
Keywords
małokątowe rozpraszanie promieniowania rentgenowskiego, small angle X-ray scattering, oddziaływanie roślina-patogen, plant-pathogen interactions, struktura białek, protein structure, zmiany konformacyjne, conformational changes