Studium vazebných partnerů a modulace funkčních vlastností kalmodulinu a jeho fúzních proteinových variant

Abstract

Studium vazebných partnerů a modulace funkčních vlastností kalmodulinu a jeho fúzních proteinových variant Abstrakt Disertační práce se zabývá studiem kalmodulin (CaM) - dependentní modulace podrodiny iontových kanálů TRPM, zapojených do patogeneze kardiovaskulárních, neurodegenerativních či nádorových chorob. Celkem bylo na iontových kanálech TRPM4, TRPM5, TRPM6 a TRPM7 detailně charakterizováno pět nových vazebných epitopů pro CaM. Výsledky molekulového modelování a dokování prokázaly dobrou přístupnost vazebných epitopů pro interakci s CaM. Formace komplexů s CaM byla podmíněna přítomností bazických reziduí, typických pro nekovalentní interakce CaM s iontovými kanály rodiny TRP. V případě TRPM5, TRPM6 a TRPM7 se jedná o první studie poukazující na potencionální modulaci kanálů prostřednictvím CaM. CaM byl dále studován s ohledem na možnou optimalizaci vlastností molekuly v rámci fúzních proteinových konstruktů. Spojením CaM s vnitřně neuspořádanou C-koncovou doménou proteinu ameloblastinu (AMBN-Ct) byla získána inovativní fúzní molekula CaM/AMBN-Ct. Spektroskopie cirkulárního dichroismu (CD) a vazebné studie prokázali zachování požadovaných strukturně-funkčních vlastností CaM v CaM/AMBN-Ct. Výsledky sedimentačních analýz i spektroskopie CD poukázaly na komunikaci fúzních partnerů. Vzájemné kontakty mezi...

Study of binding partners and modulation of calmodulin functional properties and its fusion protein variants Abstract The thesis studies calmodulin (CaM)-dependent modulation of the TRPM ion channel subfamily involved in the pathogenesis of cardiovascular, neurodegenerative diseases or cancer. In total, 5 new CaM-binding epitopes were characterized in detail in TRPM4, TRPM5, TRPM6, and TRPM7. The results of molecular modeling and docking showed good accessibility of the binding epitopes for an interaction with CaM. The presence of basic residues, typical for non-covalent CaM interactions with TRP, was required for the formation of complexes with CaM. As regards TRPM5, TRPM6, and TRPM7, this is the first study that indicates their potential modulation by CaM. Furthermore, CaM was studied in terms of possible optimization of the properties of the molecule in fusion protein constructs. The innovative fusion molecule CaM/AMBN-Ct was obtained by fusing CaM and an intrinsically disordered C-terminal domain of ameloblastin (AMBN-Ct). As shown by circular dichroism (CD) spectroscopy and binding studies, the required structural and functional properties of CaM are preserved in CaM/AMBN-Ct. The results of sedimentation analyses and CD spectroscopy indicated communication between the fusion partners. Mutual contacts...