Fehérje folding és amiloid csoport

Leader of the group

József Kardos senior lecturer

Members of the group

Éva Bulyáki PhD student

Linda Kernya assistant research fellow

András Micsonai PhD candidate

Lilla Vető undergraduate

Borbála Márialigeti

Dávid Czimbal undergraduate

Gáspár Pándy-Szekeres undergraduate

Activity

Research areas

Az aggregációt elindító folyamatok és az amiloid szálak szerkezetét stabilizáló tényezők molekuláris szintű vizsgálata

Alternatív folding útvonalak: a β2-m natív szerkezetének kialakulása (A) és az amiloidképződés (B) sematikus ábrázolása (Kardos et al., J. Biol. Chem. 2004)

Az aggregációt elindító folyamatok és az amiloid szálak szerkezetét stabilizáló tényezők molekuláris szintű vizsgálata

Társadalmilag egyre súlyosabb problémát okoznak a fehérjék kóros aggregációjához társuló degeneratív betegségek, mint pl. az Alzheimer-kór, Parkinson-kór vagy a vesedialízishez kötődő amiloidózis. Ennek ellenére keveset tudunk az amiloid szálak szerkezetéről és kialakulásuk mechanizmusáról. Célunk, hogy molekuláris szinten tanulmányozzuk az aggregációt elindító folyamatokat és az amiloid szálak szerkezetét stabilizáló tényezőket. Multidiszciplináris megközelítésünkben molekuláris biológiai, biofizikai, biokémiai, és bioinformatikai módszereket alkalmazunk, többek között heterológ expressziós rendszert, atomerő mikroszkópiát, fluoreszcencia és CD spektroszkópiát, izotermális titrációs kalorimetriát, in silico dokkolást és molekuladinamikai modellezést. Kidolgoztunk egy eljárást, amivel az ismert térszerkezetű fehérjék esetében megjósolható az amiloidképződésre való hajlam. Vizsgáltuk a β2-mikroglobulin (β2m) amiloidképződését meghatározó körülményeket. Megállapítottuk, hogy a réz-ionok specifikusan kötődnek a fehérjemolekulához és annak szerkezetét fellazítják, elősegítve az amiloidképződést. Kimutattuk, hogy a Na-dodecil szulfát (SDS) már kis koncentrációban (100 μM) is denaturálja a β2-mikroglobulin szerkezetét és amiloidképződést indukál. Tanulmányoztuk a pH és ionerősség hatását a natív β2m szerkezetére és stabilitására, az aggregációs folyamatra, az aggregátumok morfológiájára. Elsőként dolgoztunk ki módszert az amiloidképződés termodinamikai paramétereinek mérésére izotermális titrációs kalorimetria segítségével. Meghatároztuk a β2m polimerizációjához tartozó hőkapacitás, entalpia, szabadenergia értékeket, konkrét következtetéseket vonva le az amiloid formát stabilizáló kölcsönhatások természetét és hozzájárulását illetően. Nem tisztázott, hogy a megemelkedett fehérjekoncentráción kívül milyen más faktorok játszanak szerepet az amiloidképződésben in vivo. A lizofoszfatidsav (LPA) a lipid metabolizmus köztiterméke, de újabban mint jelátvivő molekulát ismertük meg, melynek főbb élettani hatásai: a sejtciklus, a sejtmozgékonyság, a differenciáció, a Ca2+-homeosztázis szabályozása és az apoptózis gátlása. Emelkedett LPA koncentrációt mutattak ki dialízises betegeknél. Eredményeink azt mutatják, hogy az LPA destabilizálja a natív β2m szerkezetét és amiloidképződést indukál. Egyéb témák együttműködésben: az enzimek stabilitása, konformációs flexibilitása és működése közötti összefüggések kutatása; a komplement rendszer moduláris szerin proteázainak szerkezete és működése; fehérje-ligandum kölcsönhatások vizsgálata izotermális titrációs kalorimetriával.

Collaborations

Home side

Závodszky Péter,
Liliom Károly,
Tompa Péter
(MTA SZBK Enzimológiai Intézete, Budapest)

Juhász Gábor
(ELTE Biológiai Intézet, Proteomikai Kutatócsoport)

Fidy Judit,
Tölgyesi Péter
(SE Biofizikai Intézet, Budapest)

Kellermayer Miklós
(PTE Biofizikai Intézet, Pécs, SE Biofizikai Intézet, Budapest)

Tompa Kálmán
(KFKI, Budapest)

Perczel András
(ELTE Kémiai Intézet)

Gráf László,
Nyitray László

(ELTE Biokémiai Tanszék)

International

Yuji Goto
(Osaka University, Japán)

Sylvia Jeney
(Ecole Polytechnik Federal de Lausanne, Svájc)

Hironobu Naiki
(Medical University of Fukui, Japán)

Supporters

OTKA

MTA

ETT

TéT

Selected publications

  • Kardos, J., Harmat, V., Pallo, A., Barabas, O., Szilágyi, K., Gráf, L., Náray-Szabó, G., Goto, Y., Závodszky, P. & Gál, P.
    Revisiting the mechanism of the autoactivation of the complement protease C1r in the C1 complex: structure of the active catalytic region of C1r. (2008)
    Mol Immunol 45, 1752-60.
  • Kardos, J., Okuno, D., Kawai, T., Hagihara, Y., Yumoto, N., Kitagawa, T., Závodszky, P., Naiki, H. & Goto, Y.
    Structural studies reveal that the diverse morphology of beta(2)-microglobulin aggregates is a reflection of different molecular architectures. (2005)
    Biochim Biophys Acta 1753, 108-20
  • Kardos, J., Yamamoto, K., Hasegawa, K., Naiki, H. & Goto, Y.
    Direct measurement of the thermodynamic parameters of amyloid formation by isothermal titration calorimetry. (2004)
    J Biol Chem 279, 55308-14.
  • Fernandez, A., Kardos, J., Scott, L. R., Goto, Y. & Berry, R. S.
    Structural defects and the diagnosis of amyloidogenic propensity. (2003)
    Proc Natl Acad Sci U S A 100, 6446-51.