Oddělení strukturní biologie

Vedoucí: Dr. Sami Kereïche

Email: sami.kereiche@lf1.cuni.cz

Tel.: +420 224 968 000

V oddělení strukturní biologie zkoumáme moderními metodami elektronové mikroskopie strukturu proteinů a strukturu nově vyvíjených měkkých polymerních nanomateriálů pro cílenou distribuci léčiv. Ve spolupráci s Ústavem molekulárnej biológie SAV v Bratislavě se dlouhodobě zabýváme studiem trojrozměrné struktury lidské mitochondriální Lon proteázy, esenciálního multifunkčního ATP-dependentního enzymu, jenž je hlavním regulátorem mitochondriálního metabolismu a podílí se zejména na rozkládání proteinů pro buňku toxických. Změněné úrovně exprese Lon proteázy jsou spojeny s řadou závažných onemocnění (epilepsie, myopatie, paraplegie) a rakovinou, přičemž v rakovinných buňkách je Lon proteáza nadexprimována, ale umělé snížení její exprese vede k apoptóze rakovinných buňek. Na ÚBLG jsme kryo-elektronovou mikroskopií jako první stanovili 3D strukturu lidské mitochondriální Lon proteázy při vazbě na kofaktory ADP a AMP-PNP s rozlišením 21 a 15Å (Fig. 1) a získali tak první náhled do jejího funkčního cyklu.

Oddělení strukturní biologie disponuje transmisními elektronovými mikroskopy FEI Morgagni a Tecnai G2 20 Sphera pro rutinní screening vzorků při pokojové teplotě i zamražených vzorků pro kryo-elektronovou mikroskopii, držáky pro kryo-eletronovou mikroskopii, výpočetními servery, jakož i dalšími podpůrnými zařízeními umožňujícími provádět kryo-elektronovou mikroskopii.

Fig. 1. Hydrolýza ATP vyvolává změnu struktury Lon proteázy, která vede k rozvolnění a štěpení proteinových substrátů. Vlevo: zrekonstruovaná trojrozměrná elektronová hustota celé sekvence lidské ATP-dependentní mitochondriální Lon proteázy (světle modrá) při vazbě s kofaktorem AMP-PNP, vpravo: s kofaktorem ADP. 3D elektronová hustota je nafitována krystalovými strukturami (žluté) B. subtilis (PDB ID: 3M6A) a E. coli (PDB ID: 3LJC). Molekuly ADP vykrystalizované spolu se strukturou 3M6A jsou obarveny tmavomodře.

Kereïche S., Kováčik L., Bednár J., Pevala V., Kunová N., Ondrovičová G., Bauer J., Ambro L., Bellová J., Kutejová E., and Raška I. The N-terminal domain plays a crucial role in the structure of a full-length human mitochondrial Lon protease. Scientific Reports, 2016. 6(33631): p. 1-10. PMID: 27632940.

Kereïche S., Kováčik, L., Pevala, V., Ambro, L., Bellová, J., Kutejová, E., Raška, I. Three-Dimensional Reconstruction of the S885A Mutant of Human Mitochondrial Lon Protease. Folia Biologica, 2014. 60(S1): p. 62-65. PMID: 25369343.

Petrova S., Klepac D., Konefal R., Kereïche S., Kováčik L., and Filippov S. Synthesis and Solution Properties of PCL-b-PHPMA Diblock Copolymers Containing Stable Nitroxyl Radicals Macromolecules, 2016. 49(15): p. 5407-5417. DOI: 10.1021/acs.macromol.6b01187.