Structural modifications in an archaeal small heat shock protein to reveal molecular basis of substrate targeting and binding

AZRA RAFIQ

Structural modifications in an archaeal small heat shock protein to reveal molecular basis of substrate targeting and binding

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyokimya Anabilim Dalı, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: AZRA RAFIQ

Danışman: ERHAN BAT

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Archaea Thermoplasma volcanium'un küçük ısı şoku proteinin (Tpv sHSP 14.3) N-terminal domaininin (NTD), N-terminal yakın ve N-terminal uzak ucu oldukça hidrofobiktir. Uzunluğu 32 amino asit olup ve 11 ve 22 konumlarında yüksek oranda korunmuş iki glutamik asit kalıntısına sahiptir. Homoloji modellemesi ile oluşturulan dimerin 3D modeli, NTD'nin birbirinden ayrılacak şekilde konumlandığını ve dimer ara yüzünün esas olarak Alfa Kristalin Domain (ACD)'nin β2 ile β6 yaprakları arasında oluştuğunu ön görmektedir. NTD'nin N-terminal yakın bölgesindeki hidrofobiklikteki azalma, Tpv sHSP 14.3'ün şaperon aktivitesini azaltırken, N-terminal uzak uçta hidrofilikliğin artması, şaperon aktivitesini yabanıl tiple (WT) kıyasla arttırmıştır. Ancak, 11. ve 22. pozisyonlarda negatif yok edilmesi sadece oluşan mutantların ısıl stabilitesini azaltmakla kalmamış, aynı zamanda şaperon aktivitesini de azaltmıştır. Ek olarak, bu mutasyonlar NTD'nin fibril benzeri yapılar oluşturma eğilimini de arttırmıştır. NTD'de, 12. pozisyonda, hidrofobiklik M12T mutasyonu ile azaltıldığından, sadece şaperon aktivitesi azalmamış, aynı zamanda yüksek sıcaklıkta ve konsantrasyonda sHSP proteininin kendisi, substrat ile birlikte kümelenmiştir. Ayrıca, M12T mutasyonu, NTD'nin fibril yapı oluşturmaya doğru eğilim göstermesine de yol açmıştır. Hidrofobikliğin N-terminal yakın ve uzak uçlarda azalması düzensiz bölgenin uzunluğunu arttırmıştır. Fakat, negatif yükün kalkması düzensiz bölgeyi etkilemezken, NTD'nin üç boyutta yeniden düzenlenmesi ile sonuçlanmıştır. Tpv sHSP 14.3 WT protein, 60-mer, dodekamer (12 alt üniteli) ve aktif dimerik formlara ek olarak 24-mer'den oluşan bir oligomerik profile sahiptir. I5T mutasyonu tek başına veya F7SF8Y mutasyonları ile kombinasyon halinde 24-mer'in kaybolmasına yol açmış ve yeni bir 36-merik form oluşmuştur. Ancak, F7SF8Y çift mutasyonu, 24-mer'den büyük olan tüm formların yok olmasına sebep olmuştur. Ayrıca, bu çalışmada ilk kez, bir arke sHSP olan Tpv sHSP 14.3'ün NTD'sinin bütününün de şaperon aktivitesine sahip olduğu bulunmuştur. Buna ek olarak, NTD'nin ilk 12 amino asitlik bir bölümünün, ısı indüklenmeli kümelenmeye karşı tüm NTD'ye eşdeğer substrat koruma kapasitesine sahip olduğu gösterilmiştir.