Structural insights into membrane protein translocation and quality control
Membran proteini translokasyonu ve kalite kontrolüne yapısal yaklaşımlar
- Tez No: 972439
- Danışmanlar: DOÇ. DR. OGÜN ADEBALİ, DR. BURAK VELİ KABASAKAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyofizik, Biyokimya, Biyoloji, Biophysics, Biochemistry, Biology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji, Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Membran proteinlerinin kalite kontrolü, hücresel homeostaz için hayati önemdedir, çünkü yanlış katlanmış ve işlevsiz proteinlerin birikimi temel hücresel süreçleri bozabilir. Escherichia coli'de FtsH bu proteinleri parçalayarak elimine ederken, YidC ise yeni sentezlenen membran proteinlerinin katlanması ve membrana entegrasyonuna aracılık eder. Bu tez, membran proteinlerinin kalite kontrolünde FtsH, YidC ve HflKC arasındaki yapısal etkileşimi incelemektedir. Saflaştırma, Western blot (WB), Kütle Spektrometrisi (MS) ve Çapraz Bağlama Kütle Spektrometrisi (XL-MS) gibi biyokimyasal yöntemler, FtsH ile YidC arasında geçici fakat özgül bir etkileşim ortaya koymuştur. Ayrıca, HflKC ve YidC'nin FtsH ile bağlanmaları karşılıklı dışlayıcıdır. YidC'nin aşırı ekspresyonu, WB ve MS analizlerinde HflK ve HflC protein miktarının azalmasıyla FtsH-HflKC etkileşimini bozmuştur. Bu bulgular, FtsH aktivitesinin farklı koşullarda rekabetçi bir mekanizmayla düzenlendiğini göstermektedir. Büyüme analizleri, HflKC'nin aşırı ekspresyonunun değişen oksijen seviyelerinde E. coli proliferasyonunu olumsuz etkilediğini ve bu kompleksin oksijen metabolizmasında rol oynayabileceğini göstermektedir. Ayrıca, GroEL ve DnaK şaperonlarının FtsH ve YidC ile birlikte saflaştırılması, stresle ilişkili kalite kontrol süreçlerine dahil olduklarını düşündürmektedir. Tam FtsH-YidC-HflKC kompleksinin cryo-EM ile çözümü başarılamasa da sitoplazmik FtsH, 2B sınıf ortalamalarında gözlemlenmiştir. Ayrıca, cryo-EM veri setinden ArnA (4.0 Å) ve AcrB (2.92 Å) proteinlerinin yüksek çözünürlüklü yapıları elde edilmiş ve Protein Veri Bankası'na 9V5H (ArnA) ve 9V5R (AcrB) erişim numaraları ile kaydedilmiştir. Bu tez çalışması, membran protein kalite kontrolünün dinamik ve kompleks doğasını ortaya koymakta ve cryo-EM yönteminin çok bileşenli örneklerdeki yapısal çözümleme kapasitesini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Membrane protein quality control is essential for cellular homeostasis, as the accumulation of misfolded and dysfunctional proteins can impair vital functions. In Escherichia coli, FtsH degrades these proteins, while YidC facilitates the folding and membrane insertion of nascent membrane proteins. This thesis investigates the structural interplay between FtsH, YidC, and HflKC in membrane protein quality control. Biochemical approaches including purification, Western blot (WB), Mass Spectrometry (MS), and Cross-Linking Mass Spectrometry (XL-MS) revealed a transient yet specific interaction between FtsH and YidC. HflKC and YidC were found to bind FtsH in a mutually exclusive manner. YidC overexpression disrupted the interaction between FtsH and HflKC, shown by reduced HflK and HflC abundance in WB and MS. These findings suggest a competitive mechanism modulating FtsH activity under different conditions. Growth assays showed that HflKC overexpression negatively affects E. coli proliferation under varying oxygen levels, indicating a role in oxygen metabolism. Chaperones such as GroEL and DnaK co-purified with FtsH and YidC, pointing to involvement in stress-related membrane protein quality control. Although the full FtsH, YidC, and HflKC complex was not resolved by electron cryo-microscopy (cryo-EM), cytoplasmic FtsH was observed in 2D class averages. Structures of unexpected proteins, ArnA and AcrB, potentially related to stress response, were solved at 4.0 Å and 2.92 Å, respectively, and deposited in the Protein Data Bank under accession numbers 9V5H (ArnA) and 9V5R (AcrB). This thesis highlights the dynamic nature of membrane protein quality control and the capacity of cryo-EM in resolving multiple targets from complex samples.
Benzer Tezler
- Functional and structural studies of membrane transporters
Başlık çevirisi yok
HÜSEYİN İLGÜ
Doktora
İngilizce
2018
BiyokimyaEıdgenossısche Technısche Hochschule Zurıch (eth)PROF. DR. DANIŞMAN YOK
- Protein dynamics and peptide drug design: Molecular simulations of peptides, HLA-B*51, PR65, LeuT, and Dynein
Protein dinamikleri ve peptit ilaç tasarımı: Peptitler, HLA-B*51, PR65, LeuT ve Dineinin moleküler simülasyonları
SEMA ZEYNEP YILMAZ
Doktora
İngilizce
2025
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DOÇ. DR. MERT GÜR
- Molecular characterization of an antimycin a-resistant saccharomyces cerevisiae strain obtained by inverse metabolic engineering
Tersine metabolik mühendislik ile elde edilmiş antimisin a-dirençli saccharomyces cerevisiae suşunun moleküler karakterizasyonu
ALİCAN TOPALOĞLU
Doktora
İngilizce
2026
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. ZEYNEP PETEK ÇAKAR
DOÇ. DR. CECILIA GEIJER
- Structural studies of the transport cycle of the ABC transporter ABCB1
Başlık çevirisi yok
YAPRAK DÖNMEZ ÇAKIL
- Computational evaluation of cell membrane destruction by bacteriophage K holin protein
Bakteriyofaj K holin proteini hücre zarı yıkımının hesaplamalı değerlendirmesi
NURGÜL ERAYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
BiyoteknolojiGebze Teknik ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DOÇ. DR. MEHMET ÖZBİL