Fuzziness in Protein Interactions: a Historical Perspective

K

Towards a Stochastic Paradigm: from Fuzzy Ensembles to Cellular Functions

L

Specifikus DNS felismerés molekuláris szintű értelmezése = Molecular basis of specificity in DNA binding

A specifikus DNS felismerés molekuláris hátterét a i) kétértékű fémionok, ii) fehérje-flexibilitás és a iii) domének közötti kommunikáció szempontjából vizsgáltam és ezen tényezők szerepét a DNS kötésében értelmeztem. Kimutattam a finom-elektronszerkezeti tényezők szerepét a bázis-kötés energetikájának kialakításában és így értelmeztem a Mg2+ és Mn2+ ionok szelektivitása között tapasztalható különbséget. Modelleztem a dUTPáz flexibilis karjának a szubsztrát felismerésében játszott szerepét. Magyarázatot találtam egy hibrid EcoRI-RsrI restrikciós endonukleáz különleges viselkedésére. Sikerült továbbá a kétértékű fémionoknak a restrikciós endonukleázok katalízisében betöltött szerepét pontosan felderíteni, mely egy egységes katalitikus modell megalkotását segíti elő. A specifikus felismerés jelenségének mélyebb megértéséhez járul hozzá a rendezetlen fehérje-szakaszok kötődési mechanizmusának értelmezése is. | I investigated the molecular background of specific DNA recognition from the point of i) divalent metal ions, ii) protein flexibility and iii) inter-domain communication and revealed the role of these factors in specific DNA binding. I studied the role of electronic effects in modulating the energetics of metal ion-nucleobase interactions and thus account for the difference in sequence selectivity of Mg2+ and Mn2+ ions. I simulated the contribution of the flexible arm of dUTPase to specific substrate binding. I provided explanation for the peculiar behavior of a hybrid EcoRI-RsrI restriction endonuclease. We unraveled the role and quantitative contribution of bivalent metal ions to restriction endonuclease catalysis that can serve as a framework for a unified catalytic mechanism. The studies on the binding mechanism of intrinsically disordered regions also contribute to better understanding of specific recognition

FuzDB: database of fuzzy complexes, a tool to develop stochastic structure-function relationships for protein complexes and higher-order assemblies

K

Fehérjék aktiv állapotának elemzése modellezése és predikciója = Analyzing, modeling and predicting of the active state of proteins

A 2008. április 1. és 2011. december 31. között végzett munka része volt az munkatársaimmal több, mint húsz éve végzett elméleti fehérje szerkezet kutató tevékenységnek, melynek hosszú távú célja a fehérjék szerkezet szerveződésének korszerű leírása. Új molekulamechanikai és molekuladinamikai módszereket fejlesztettünk ki. Ezeket és a már korábban is ismert módszereket felhasználtuk fehérjék egymás közötti, illetve fehérje működése szempontjából releváns folyamatok vizsgálatára. Az általános fehérje szerkezeti vizsgálatokhoz kapcsolódóan létrehoztuk és a világhálóra telepítettünk egy adatbázist a EPIC-DB-t Befejeztük a transzmembrán fehérjék topológiájának vizsgálatát. Ezen a területen is létrehoztunk egy adatbázist, a TOPDOM-ot, amit szintén feltelepítettünk a világhálóra. Transzmembrán fehérjékről több összefoglalót publikáltunk és megkezdtük a munkálatokat ezen fehérjék harmadlagos szerkezetének becsléséhez. A legtöbb munkát a rendezetlen fehérjék témakörében végeztük. Létrehoztuk a jelenleg egyetlen módszert, az ANCHOR-t, rendezetlen fehérjék fehérje kötőhelyeinek a szekvenciából történő becslésére. Jelentős eredményeket értünk el, részben rendezetlen fehérjék más fehérjékkel illetve nukleinsavakkal való kölcsönhatásainak vizsgálatában is. Ezen a területen is publikáltunk összefoglalókat is. | The work we performed in the frame of this project between April 1, 2008 and December 31, 2011 is part of a long term project, started more than two decades ago, to provide a state of the art description of protein structure organization. New molecular mechanics and molecular dynamics methods were developed. These methods, those which we developed earlier and those available from the literature were applied to study protein structures and functionally relevant interactions. As part of our general protein structure research I was involved in the construction of the EPIC-DB database, which is available in the WWW. We have completed our long term study on the topology of transmembrane proteins. As a final part of this program we have constructed the TOPDOM database, put it onto the WWW and published some reviews on transmembrane proteins. We have started the next chapter of our transmembrane protein studies, focusing the relative positions and interactions of the transmembrane segments i.e. the 3D structure. Most of the work of this project involved partly or completely unstructured proteins. The currently only publicly available server to predict binding regions of unstructured protein segments, the ANCHOR were developed and placed on the WWW. We have published several important results on unstructured proteins and their interactions as well as a few reviews in this fiel

Simulations of Higher-Order Protein Organizations Using a Fuzzy Framework

L