MTA KK-ELTE Biotechnology Research Lab

Leader of the group

László Gráf professor emeritus

Members of the group

Judit Vörös PhD student

András Patthy emeritus senior research fellow

Activity

Research areas

Szerin proteázok működésmechanizmusa

A folyami rák tripszin és egy sáska proteáz inhibitor (SGTI, pálcika modell) között kialakult komplexnek a csoport által meghatározott kristályszerkezetét mutatja.

Szerin proteázok működésmechanizmusa

A röntgenkrisztallográfia térhódításával szinte napjainkig az a szemlélet vált uralkodóvá, hogy az enzimek jelentős része, köztük a szerin proteázok stabil térszerkezettel rendelkeznek, amely a működés során nem, vagy alig változik. Ezzel szemben áll Straub F. Bruno 1964-ben publikált, egyedülállóan előremutató hipotézise. Eszerint egy fehérje szerkezete különböző konformációk között fluktuál, míg működés közben egyik vagy másik állapot stabilizálódik. A közelmúltban elterjedt, az in vitro mutagenezis technikával együttesen alkalmazott, fluoreszcens spektroszkópiai és gyorskinetikai módszerek lényegében igazolni látszanak Straub elgondolását. Új kísérletes lehetőség kínálkozik arra, hogy a működő fehérjékben lejátszódó információáramlást aminosavtól aminosavig, milliszekundumos, vagy akár nanoszekundumos időskálán kövessük. A kutatócsoport vezetője 1988 óta foglalkozik a tripszin és kimotripszin szubsztrátspecifitását meghatározó szerkezeti tényezők kutatásával. Az általa kezdeményezett stratégia lényege az, hogy a két rokonszerkezetű fehérjén végrehajtott célzott módosításokkal (irányított mutagenezis) kiséreljük meg a tripszin kimotripszinszerű és a kimotripszin tripszinszerű enzimmé történő átalakítását. A tripszin kimotripszinszerű proteázzá alakítása a „protein engineering” hőskorában, a 90-es évek derekán slágertéma volt a biokémiai szakirodalomban. A fordított irányú módosításra, a kimotripszin tripszinszerű enzimmé történő konverziójára tett kisérleteink azonban csak a közelmúltban sikerültek. A két tükörképi mutánsban regisztrált szerkezeti torzulások eltérnek ugyan egymástól, mindkét esetben az enzimmolekula aktivációs doménjét érintik. Ezzel közvetett bizonyítékot szolgáltattunk arra nézve, hogy az aktivációs domén plaszticitása fontos szerepet játszhat a tripszin és kimotripszin specifikus működésében. A rekombináns humán tripszin 4-et, a tripszin egyik, magasabb rendű emlősökben előforduló izoformáját vizsgálva, gyorskinetikai módszerekkel csoportunknak valóban sikerült kimutatnia az enzim működés közben bekövetkező szerkezetváltozását.

Serine proteases and their inhibitors

Molecular dynamics in serine protease action and even in their inhibition by canonical inhibitors appear to play an important role. The goal of the studies by this group is to explore the fine mechanism of serine protease action and isolate and design by protein engineering and chemical synthesis new inhib-itors.

Collaborations

Home side

Kardos József
ELTE Biokémiai Tanszék

Málnási Csizmadia András
ELTE Biokémiai Tanszék

Pál Gábor
ELTE Biokémiai Tanszék

Reményi Attila
ELTE Biokémiai Tanszék

Szilágyi László
ELTE Biokémiai Tanszék

Harmat Veronika
ELTE Kémiai Intézet

Perczel András
ELTE Kémiai Intézet

International

Ryno J. Naude
Nelson Mandela Metropolitan
University, Dél-Afrikai Köztársaság

Fernando Luis Garcia Carreno
Centro de Investigaciones Biológicas,
Mexikó

Supporters

Magyar Tudományos Akadémia

OTKA

Selected publications

  • Gombos, L., Kardos, J., Patthy, A., Medveczky, P., Szilágyi, L., Málnási-Csizmadia, A. & Gráf, L.
    Probing conformational plasticity of the activation domain of trypsin: the role of glycine hinges. (2008)
    Biochemistry 47, 1675-84.
  • Szenthe, B., Patthy, A., Gáspári, Z., Kékesi, A.K., Gráf, L., Pál, G.
    When the surface tells what lies beneath: combinatorial phage-display mutagenesis reveals complex networks of surface-core interactions in the pacifastin protease inhibitor family. (2007)
    J Mol Biol. 2007 Jun 29;370(1):63-79
  • Tóth, J., Gombos, L., Medveczky, P., Szilágyi, L., Gráf, L., Málnási-Csizmadia, A.
    Thermodynamic analysis reveals structural rearrangement during the acylation step in human trypsin 4 on 4-methylumbelliferyl 4-guanidinobenzoate substrate analogue. (2006)
    J. Biol. Chem. 281, 12596-12602.
  • Fodor, K., Harmat, V., Hetényi, C., Kardos, J., Antal, J., Perczel, A., Katona, G., Gráf, L.
    Extended intermolecular interactions in a serine protease-canonical inhibitor complex account for strong and highly specific inhibition. (2005)
    J. Mol. Biol. 350, 156-169.
  • Kaslik, Gy., Kardos, J., Szabó, E., Szilágyi, L., Závodszky, P., Westler, M., Markley, J. L., Gráf, L.
    Effect of serpin binding on the target proteinase: global stabilization, localized increased structural flexibility, and conserved hydrogen bonding at the active site. (1997)
    Biochemistry 36, 5455-5464.