A csoport vezetője

Gráf László emeritusz professzor

A csoport tagjai

Vörös Judit PhD hallgató

Patthy András nyug. tud. főmunkatárs

Aktivitás

Kutatási témák

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

Szerin proteáz inhibitorok

A fent leírt koncepciójával összhangban olyan szerin proteáz inhibitorokat kívánunk előállítani, amelyek nem (vagy nem csak) a szubsztráttal való kompetíció, hanem a működésükhöz szükséges konformációváltozás gátlása révén fejtik ki hatásukat. A közelmúltban a szerpinek és a pacifasztin inhibitor-családba tartozó néhány kanonikus tripszin/kimotripszin inhibitor gátlási mechanizmusának a tisztázása terén értünk el jelentős eredményeket. Ezen az úton kívánunk tovább haladni. Célunk új proteáz inhibitorok különböző természetes forrásból történő izolálása, valamint új inhibitor molekulák tervezése és előállítása fehérjemérnökség és kémiai szintézis útján.

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.

Együttműködések

Hazai

Nemzetközi

Támogatók

Legfontosabb publikációk

• 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.