Naslov
Strukturno istraživanje uloge disulfidne veze u seril-tRNA-sintetazi iz biljke Arabidopsis thaliana (RAD ZA REKTOROVU NAGRADU)
(Structural investigation of the role of the disulfide link in seryl-tRNA-synthetase from the plant Arabidopsis thaliana)

Autori
Ružica Šoić

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, diplomski rad, diplomski

Mjesto
Zagreb

Datum
31.08

Godina
2020

Stranica
86

Mentor
Rokov Plavec, Jasmina ; Kekez, Ivana

Ključne riječi
disulfidna veza, seril-tRNA-sintetaza, mutacije cisteina u serin, kristalizacija proteina, rendgenska strukturna analiza
(disulfide bond, seryl-tRNA-synthetase, cysteine to serine mutation, protein crystallization, X-ray diffraction)

Sažetak
Struktura biljne seril-tRNA-sintetaze (SerRS) iz biljke Arabidopsis thaliana sadrži intramolekulsku disulfidnu vezu koja povezuje cistein na položaju 213 i cistein na položaju 244. Zanimljivo je da su ovi cisteini očuvani u svim biljnim SerRS što ukazuje na njihovu funkcijsku važnost specifičnu za biljke. Uloga disulfidne veze u proteinima najčešće je strukturna ili alosterička. U svrhu istraživanja uloge disulfidne veze u biljnoj SerRS, u ovom je radu rendgenskom strukturnom analizom određena struktura mutirane inačice seril-tRNA-sintetaze iz biljke Arabidopsis thaliana: SerRS_C244S u kojoj je cistein na položaju 244 zamijenjen serinom te struktura divljeg tipa SerRS uz dodatak 20 mmol dm3 ditiotreitola (DTT). Također, modeliranjem su dobivene strukture mutiranog proteina SerRS_C213S te dvostruko mutiranog proteina SerRS_C213S/C244S. Usporedbom strukture divljeg tipa SerRS sa strukturama njegovih mutiranih verzija uočen je utjecaj mutacija na strukturu. Najveće su razlike u položaju tRNA-vezujuće domene te u položaju pojedinih omči koje su dostupne otapalu. Također, najveći broj nekovalentnih interakcija s aminokiselinama na položajima 213 i 244 uočen je u strukturi mutiranog SerRS_C244S te je u okolini tih položaja uočena molekula vode (s kojom serin 244 stvara vodikovu vezu), a koja izostaje u slučaju struktura ostalih SerRS. U prethodnim istraživanjima pokazana je manja termalna stabilnost divljeg tipa SerRS u odnosu na SerRS_C244S. Takav je rezultat neočekivan, budući da divlji tip SerRS sadrži kovalentnu disulfidnu vezu, koje u slučaju SerRS_C244S nema (s obzirom da je cistein 244 zamijenjen serinom). Proučavanjem interakcija aminokiselina na položajima 213 i 244 s okolinom u strukturama seril-tRNA-sintetaza, uočen je puno veći broj nekovalentnih interakcija u SerRS_C244S u odnosu na divlji tip. Te interakcije (najvećim dijelom vodikove veze), iako puno manjih energija disocijacije u odnosu na kovalentne veze (kao što je i disulfidna veza), kumulativno doprinose većoj termalnoj stabilnosti mutiranog SerRS_C244S, u odnosu na termalnu stabilnost divljeg tipa SerRS. U slučaju mutirane inačice SerRS_C213S uočen je najmanji broj nekovalentnih interakcija što onda može objasniti najmanju stabilnost ove strukture, a može se pretpostaviti da je posljedica toga i neuspješna kristalizacija SerRS_C213S u istim uvjetima u kojima su nastali kristali SerRS_C244S te kristali divljeg tipa SerRS (uz dodatak 20 mmol dm3 DTT-a). Po broju nekovalentnih interakcija na položajima 213 i 244 struktura dvostruko mutiranog SerRS_C213S/C244S nalazi se između SerRS_C213S i SerRS_C244S što pak objašnjava gotovo identičnu termalnu stabilnost u usporedbi sa strukturom divljeg tipa SerRS. Osim toga, dodatkom reducensa poput ditiotreitola pokazano je da je intramolekulska disulfidna veza u biljnoj SerRS gotovo u potpunosti nedostupna za prilazak otapala ili drugih malih molekula, budući da dodatkom ditiotreitola u kristalizacijsku otopinu SerRS-a nije došlo do cijepanja ove veze. Rezultati ovog rada pokazuju da je disulfidna veza koja povezuje cistein 213 i cistein 244 važna za strukturu, ali ne i esencijalna za termalnu stabilnost SerRS. Potrebna su daljnja istraživanja kako bi se utvrdilo utječe li disulfidna veza na enzimsku aktivnost SerRS, tj. ima li disulfidna veza u biljnoj SerRS alosteričku ulogu te djeluje li poput redoks sklopke u uvjetima oksidacijskog stresa.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Kemija

POVEZANOST RADA