GAČR projekt

20.12.2016

Doc. Ivana Kutá-Smatanová získala nový GAČR projekt s názvem Enzyme hydration and flexibility studied by advanced structural and biophysical methods.


An integrated view of protein structure, solvation, dynamics, and function is emerging where internal protein motions are closely linked to enzyme catalysis. The main objective of this project is to investigate connection between hydration, conformational dynamics and catalysis of selected model enzymes. Three model systems including haloalkane dehalogenases DhaAwt, DhaA31, several LinB variants with modified access tunnels and closely related luciferase RLuc will be investigated by X-ray and neutron crystallography, time-resolved crystallography and hydrogen-deuterium exchange mass spectrometry. Based on carefully designed experiments and by combination of the information obtained from different, but complementary, techniques we shall be able to get inside into (i) conformational changes of selected enzymes upon their interactions with substrates, (ii) location of hydrogen atoms inside the enzyme active site and the access tunnels and (iii) protonation state of catalytic residues of the enzymes during their catalytic cycles.
Komplexní pohled na struktury proteinů, solvataci, dynamiku a funkci se neustále vyvíjí a je zcela zásadní tam, kde vnitřní flexibilita proteinu úzce souvisí s enzymovou katalýzou. Hlavním cílem projektu je popsat souvislosti mezi hydratací, konformační dynamikou a katalýzou vybraných modelových enzymů. Tři modelové systémy, zahrnující halogenalkandehalogenasy DhaAwt, DhaA31, několik LinB variant s modifikovanými přístupovými tunely a také blízce příbuzná luciferasa, budou studovány pomocí metod rentgenové a neutronové krystalografie, časově rozlišené krystalografie a metody výměny vodíku za deuterium spojené s hmotnostní spektrometrií. Na základě pečlivě navržených experimentů a kombinací informací získaných z různých, ale vzájemně se doplňujících technik, budeme schopni získat (i) detailní popis konformačních změn vybraných enzymů na základě jejich interakcí se substráty, (ii) určit polohu atomů vodíku uvnitř aktivního místa enzymu a v přístupových tunelech a (iii) popsat protonační stav katalytických aminokyselin enzymů v průběhu jejich katalytického cyklu.
Obrázek: Crystals of DhaA wild type isolated from R. rhodochrous NCIMB 13064 (a) grown from the solution containing 6% (v/v) isopropanol, (b) grown from the solution containing 11% (v/v) isopropanol and (c) grown from the solution containing 6% (v/v) TCP. (d) Microcrystals, (e) plate-shaped crystals grown using microseeding method and (f) prism-shaped crystals of the variant DhaA13.