2015.04.23.
Nyitray László
Biokémiai Tanszék Hb
Biokémiai kutatások ma
Makromolekulák szerkezet-funkció kutatása
Redukcionista molekuláris biológia vs. holisztikus rendszerbiológia („omika” tudományok) Molekuláris gépezetek
Riboszóma (Nobel-díj 2009) Motorfehérjék (egyedi molekula vizsgálatok is!) Repliszóma, nukleoszóma, apoptoszóma, egyéb komplexek
Molekuláris kölcsönhatások in vitro és in vivo
Molekuláris biológia minden szinten
Fehérje-fehérje interakciók (PPI) és gyógyszertervezés A molekuláris szignalizáció „logikája” (Nobel-díj 2012)
Molekuláris vizualizáció
GFP („hiszem, ha látom…”; Nobel-díj 2008)
1
2015.04.23.
Molekuláris információ kutatása
Centrális dogma: DNS (3,2 Gbp) ⇄ RNS → fehérje ↻ Replikáció, Transzkripció, Transzláció Posztranszkripciós módosulások
~21 ezer gén, de >100.000 fehérje
Fehérjék feltekeredése (folding)
Spontán folyamat!!! (Anfinsen kísérlet) Sok szerkezet nélküli fehérje! (IDP) Rossz feltekeredés: amiloid-betegségek
Biokémiai Tanszék kutatásai Dosztányi Zsuzsa: Lineáris fehérjemotívumok bioinformatikája
Gyimesi Máté: DNS-helikázok működése Kardos József: Amiloid aggregátumok Kovács Mihály: Motorfehérjék (miozinok, DNS-helikázok)
Málnási Csizmadia András: Motorfehérjék és gyógyszer mellékhatások (bioinformatika)
2
2015.04.23.
Biokémiai Tanszék kutatásai Mike Árpád: Opto-farmakológia, neuronális Na+-csatornák gátlása
Nyitray László: Fehérje-fehérje kölcsönhatások (motorfehérjék, Ca2+-kötő fehérjék)
Pál Gábor: : Irányított fehérje-evolúció (szerin-proteázok)
Venekei István: Rovar patogén proteázok
Biokémiai Tanszék – e-tankönyvek • A biokémia és a molekuláris biológia alapjai
• Bevezetés a biokémiába gyakorlat • Introduction to Practical Biochemistry • Géntechnológia és fehérjemérnökség Elérhetőség: http://ttktamop.elte.hu/ (e-learning tananyagok)
3
2015.04.23.
Biokémiai Tanszék – műszerek és módszerek Géntechnológiai, fehérje szeparációs és analitikai, fehérjekristályosító laboratóriumok:
Fluoreszcens spektroszkópiai és gyorskinetikai laboratórium :
Biokémiai Tanszék – műszerek és módszerek Molekuláris kölcsönhatás laboratórium
In vitro evolúciós laboratórium :
4
2015.04.23.
Replikáció Molekuláris grafikai animáció: ld. A biokémia és a molekuláris biológia alapjai e-jegyzet
DnaB helikáz DNS pol.-áz III
DnaG primáz
β „csuszka” γ/τ „csuszka” loader vezető szál
DNS pol.-áz III SSB követő szál
Repliszóma
E. Coli repliszóma
Arthur Kornberg, Nobel-díj 1959
DNS „csuszka” („kapocs”)
Transzkipció Molekuláris grafikai animáció: ld. A biokémia és a molekuláris biológia alapjai e-jegyzet
RNS-polimeráz II és α-amanitin R. Kornberg: Nobel-díj, 2006
5
2015.04.23.
Riboszóma: a „Nobel-díjas gépezet” Prokarióta riboszóma nagy alegység (50 S)
Prokarióta riboszóma kis alegység (30 S)
• Prokarióta (70 S): • V. Ramakrishnan
Thomas Steitz
2 MDa (50 S + 30 S) Eukarióta (80 S): 3,2 Mda (60 S + 40 S)
Ada Yonath (2009)
A riboszóma működés közben Molekuláris grafikai animáció: ld. A biokémia és a molekuláris biológia alapjai e-jegyzet
A sejtek legősibb molekuláris gépezete Fehérjeszintézis gátló antibiotikumok sztreptomicin,
higromicin, tetraciklin, kloramfenikol, eritromicin
6
2015.04.23.
Egy receptor működés közben
Robert Lefkowitz
Brian Kobilka
β-adrenerg receptor (GPCR) – ligandum – heterotrimer Gfehérje komplex (Nobel-díj 2012)
Miozin: az izom motorja
7
2015.04.23.
GFP, a „Nobel-díjas fehérje”
(2008)
Osamu Shimomura
Martin Chalfie
Roger Y. Tsien
Aequorea victoria
Ca2+ + aequorin (coelenterazine prosztetikus csoport) → bioluminszcencia (kék fény)
GFP: intrinszik fluoreszcens fehérje
8
2015.04.23.
Green Fluorescence Protein
27 kD (238 as.), -hordó szerkezet Ser65-Tyr66-Gly67: autokatalitikus oxidáció Kromofór: p-hidroxibenzilidén-imidazolidon
GFP származékok
Mutációkkal más színek is
S65T + F64L (eGFP): stabilabb fluorofór BFC, YFP, CFP, RFP stb.
9
2015.04.23.
Esettanulmány: S100A4 (metasztazin) fehérje-fehérje kölcsönhatásai
Ca2+-kötő fehérje
EF-kéz fehérje szupercsalád tagja, ld. kalmodulin Gerinces-specifikus fehérjecsalád (12 kD) PPI-ken keresztül szabályoz fehérjéket
Metasztázis-asszociált fehérje Metasztázis folyamatainak (angiogenezis, sejtmigráció, sejtinvázió) fokozása Intracelluláris funkció: nem-izom miozin (NMIIA) gátlása és ezáltal sejtmigráció szabályozása Extracelluláris funkció: mátrix metalloproteázok aktiválása ezáltal sejtinvázió
NM miozin IIA szerepe a sejtmotilitásban
A sejtmigráció „kuplungja”
10
2015.04.23.
S100A4 szerepe a sejtmotilitásban
Makrofág kemotaxis S100A4 KO egér Li et al Bresnick: MBC, 2010
S100A4: Ca2+-kötés H1 H1 H2
H2
H3
Loop2 H3
H4
H4
2 EF-kéz motívum alegységenként Ca2+-kötés hélix átrendeződés, hidrofób kötőfelszín
11
2015.04.23.
S100A4miozin IIA komplex térszerkezete
S100A: gyógyszertervezési célfehérje !
„Powering the Cell: Mitochondria”
Molekuláris grafikai animáció: https://www.youtube.com/watch?v=RrS2uROUjK4
12
