Test-kép-töredékek. Tóth Krisztina: Pixel

Tóth Krisztina Pixel című kötete (Magvető, Budapest, 2011) könnyed hangvételben előadott, rövid történetekből álló kompozíció. A gyakran csattanóra kifuttatott, olvasmányos tárcanovellák látszólag nem kényszerítenek különösebb értelmezői erőfeszítésre, a kötet egésze mégis szinte azonnali újraolvasásra csábít. A rejtvényfejtés izgalmát hozza működésbe az a ravaszul adagolt, hol nyíltabban megmutatott, hol csak sejtetett összefüggésrendszer, amely a szereplők, a helyszínek, olykor a motívumok szintjén egymáshoz köti a történeteket. A rejtvényfejtés csábítása egyfelől nem is bizonyul csalfának, hiszen valóban felfejthető az összefüggések viszonylag rendezett hálózata, a rejtvényfejtő megkapja a „megfejtések” (összefüggés-felismerések) örömét, sikerélményét, másfelől mégis csalfának bizonyul, hiszen az olvasónak rá kell jönnie, hogy nem egy megnyugtatóan zárt rendszerben mozog, és minden bizonnyal maradnak nyitott, nyugtalanító kérdései. A befogadói-értelmezői munkát végző, visszalapozásra vagy többszöri olvasásra csábított rejtvényfejtő a könnyen olvasható tárcanovellákból építkező, rejtélyes szerkezet által vezetett, provokált módon válik ideális – kérdező, értelmező – olvasóvá

GIAO-PCM Calculations on Alanine Diamide Models Aimed at Predicting Protein Secondary Structures

In this paper we extend our theoretical studies dealing with the dependence of relative proton and carbon chemical shifts (CSs) of protein backbone atoms on their conformational position. In an earlier paper (A. Czajlik, I. Hudáky, A. Perczel, J Comp Chem 2011, 32, 3362) we reported on a fair agreement between calculated and observed backbone CSs as a function of backbone conformation. Applying the polarizable continuum model (PCM) in this work, we compare relative CSs of fully optimized alanine diamide conformers with gas phase calculations and experimental results. Along a path on the Ramachandran surface, we collated calculated relative CSs obtained with and without explicit water molecules, as well as with and without considering the PCM reaction field. Furthermore, we traced the energetically relevant reaction paths along the torsional angle ψ connecting the lowest energy minima (helical, extended, polyproline II and inverse γ-turn) on the Ramachandran plot, with the prospect to facilitate identifying them by their relative CSs. We found that consideration of the solvent effect of the environment around a diamide model improves the agreement with experimental findings on abundant conformers. This agreement is of the level achieved previously by a thorough gas phase investigation on considerably larger oligoalanine models. By relating DeltaδCα, DeltaδHα and DeltaδCβ values of polyproline II and inverse γ-turn to the experimentally well characterized helical and extended data, our calculations contribute to protein secondary structure prediction based on nuclear magnetic CS

Peptidek és moduláris fehérjék szerkezetvizsgálata NMR-spektroszkópiai és elméleti módszerek segítségével = Structure analysis of peptides and modular proteins by NMR-spectroscopy and theoretical methods

Munkánk során biológiai jelentőséggel bíró peptidek és fehérjék térszerkezetének és dinamikájának elemzését végeztük el NMR-spektroszkópiával. Megmutattuk, hogy az SGCI nevű proteázinhibitor egésze térszerkezeti/dinamikai változásokat szenved az enzimhez való kötődéskor. Valószínűsítettük a belső dinamika szerepét az immunrendszer egyik fehérjéjének (C1r) működésében. Racionális tervezéssel előállítottuk a Tc5b minifehérje stabilizált változatát. Feltérképeztük az SGTI proteázinhibitor esetében a fajspecifitást nem mutató változat térszerkezetét. Meghatároztuk továbbá a GnRHIII peptidhormon és néhány variánsa térszerkezetét. Kvantumkémiai számítások segítségével jellemeztük aminosavak (a metioinin és a hisztidin), valamint alfa- és béta-aminosavakból felépülő különböző peptidrendszerek stabilitását. Elemeztük a béta-redőzött és a poliprolin-II szerkezetek felépülésének energetikáját. Feltérképeztük az amiloid szerkezetek nagyfokú termodinamikai stabilitásának molekuláris szintű okait. Megmutattuk, hogy béta-peptidekből nanocső szerkezetek építhetőek, amelyek stabilitási viszonyai eltérnek az alfa-peptidekből felépülő ''béta-hordó'' szerkezetekétől. Feltérképeztük továbbá a kimotripszin enzim által katalizált reakció energetikai viszonyait kvantumkémiai módszerekkel. Elvégeztük 3 fehérjealkotó aminosav, a glicin, az alanin és a prolin diamidjának mátrixizolációs spektroszkópiai vizsgálatát is. | We have determined the structure and internal dynamics of biologically important peptides and proteins by NMR spectroscopy. We have shown that the portease inhibitor SGCI undergoes overal changes in ints tsructure/dynamics upon protease binding. Our results suggest important role of the internal dynamics in the immune proteins C1r. We have prepared a stabilized variant of the Tc5b miniprotein by rational design. We have solved the solution structure of an SGTI variant without taxon specificity. The structure of the peptide hormon GnRHIII and some of its variants were also determined. Using quantum chemical calculations, we have deciphered the conformational behaviour of amino acids (methionine and histidine) and alpha- and beta-peptide systems. We have analyzed the stability of beta-pleated sheet structures and collagen helices, and have deciphered the stability of amyloid structures. We have shown that beta-peptides are capable of forming nanotubes quite differently than alpha-peptide barrels. The catalytic mechanism of chymotrypsin was also investigated by quantum mechanics. We have also performed matrix isolation spectroscopy studies on three proteinogenic amino acids: glycin, alanine and proline

Test-kép-töredékek : Tóth Krisztina: Pixel

Tóth Krisztina Pixel című kötete (Magvető, Budapest, 2011) könnyed hangvételben előadott, rövid történetekből álló kompozíció. A gyakran csattanóra kifuttatott, olvasmányos tárcanovellák látszólag nem kényszerítenek különösebb értelmezői erőfeszítésre, a kötet egésze mégis szinte azonnali újraolvasásra csábít. A rejtvényfejtés izgalmát hozza működésbe az a ravaszul adagolt, hol nyíltabban megmutatott, hol csak sejtetett összefüggésrendszer, amely a szereplők, a helyszínek, olykor a motívumok szintjén egymáshoz köti a történeteket. A rejtvényfejtés csábítása egyfelől nem is bizonyul csalfának, hiszen valóban felfejthető az összefüggések viszonylag rendezett hálózata, a rejtvényfejtő megkapja a „megfejtések” (összefüggés-felismerések) örömét, sikerélményét, másfelől mégis csalfának bizonyul, hiszen az olvasónak rá kell jönnie, hogy nem egy megnyugtatóan zárt rendszerben mozog, és minden bizonnyal maradnak nyitott, nyugtalanító kérdései. A befogadói-értelmezői munkát végző, visszalapozásra vagy többszöri olvasásra csábított rejtvényfejtő a könnyen olvasható tárcanovellákból építkező, rejtélyes szerkezet által vezetett, provokált módon válik ideális – kérdező, értelmező – olvasóvá

A fehérjefeltekeredés alapjai: a feltekeredés, a letekeredés és az aggregáció vizsgálata atomi szintű kísérleti és számítási módszerekkel = Unifying principles of protein folding: understanding folding, unfolding and aggregation at atomic-level by experimental and computational methods

Célkitűzésünk a fehérjefeltekeredés és konformációs állapotváltozások mélyebb megértése, alkalmasan megválasztott modellrendszerek - azaz különböző méretű és belső dinamikájú fehérjék - vizsgálatán keresztül. A kémiailag vagy bakteriális úton előállított fehérjék szerkezeti és dinamikai paramétereinek meghatározását követően olyan új variánsokat tervezünk, amelyek vagy még rendezettebbek, vagy a belsőleg rendezetlen fehérjék esetében, még rendezetlenebbé váltak. A vizsgált mini-, moduláris fehérjék, valamint a funkcionálisan rendezetlen rendszerek körét olyan fontos molekulák alkották, amelyek közvetlen kapcsolatban állnak a cukorbetegség, az agyi neurodegeneratív elváltozások, vagy az immunológia különböző tárgykörével. Kutatásaink során mind a téralkat, mind a fehérjék belső mozgékonyságának explicit jellemzésén keresztül értettük meg jobban az adott makromolekulák biológiai szerepét, fiziológiás jelentőségét. A peptidek és fehérjék racionális tervezése során nem csak mutánsokat és variánsokat, de nem-természetes aminosavakból felépülő „foldamereket” is terveztünk, majd állítottunk elő. Vizsgáltuk a béta-aminosavak és béta-peptidek beépíthetőségét és felhasználhatóságát a téralkat és mozgékonyság függvényében. Eredményeinket 33 angol nyelvű közleményben (IF=116,984), webszervereken, és több mint 40 hazai és nemzetközi tudományos fórumon és konferencián adtuk közre. | Our aim was to decipher and better understand the molecular details of protein folding and conformational switching achieved via selected polyamide nanosystems of different size and internal dynamics. Once the structural parameters of the chemically synthesized or bacterially expressed proteins were determined, new variants and mutants were designed. Thus, the polypeptide chain was made either more ordered for globular proteins, or less structured for the disordered proteins (IDP). The investigated mini-, modular, globular and unstructured proteins are involved in biologically important cellular processes associated with either Diabetes Mellitus, neurodegenerative or immunological diseases. Our goal was to better understand the biological role and function of these proteins by monitoring both their structure (NMR and X-ray crystallography) and internal dynamics (NMR). The rational design of selected peptides and proteins resulted in not only mutants and variants of the parent macromolecule, but also foldamers. The applicability of beta amino acids and beta peptides were in focus. Our results were published in international journals (33 articles, IF=116,984), webservers, and presented on over 40 scientific meetings

Hipertermofil szerin oligopeptidázok szerkezete és működése = Structure and function of hyperthermophilic serine oligopeptidases

A kutatás fő célja az egyikünk által felfedezett és jellemzett prolil oligopeptidáz családhoz tartozó enzimek (prolil oligopeptidáz, acilaminoacil peptidáz) működési mechanizmusának részletes tisztázása és különböző ligandumokkal képezett komplexeinek szerkezeti elemzése volt. Az enzimek különböző variánsainak működését kombinált módszerekkel, oldatkinetikai és fehérjekrisztallográfiai vizsgálatokkal, valamint molekulamodellezéssel jellemeztük. Megállapítottuk, hogy ahhoz, hogy a katalitikus hely aktív konformációba billenjen, nem elegendőek egy kisméretű szubsztráttal kialakított nem-kovalens komplex kölcsönhatásai, hanem az enzim becsukódása és interdomén kölcsönhatásainak átrendeződése szükséges - ez biztosítja, hogy nagyobb polipeptideket és fehérjéket az enzim nem hidrolizál el. Analógiát találtunk több más fehérje (kalmodulin, dUTPáz és MASP-1), valamint az acilaminoacil peptidáz ligandumkötési mechanizmusa között. A kötőhely nyitottságának mértéke, és becsukódási képessége összefüggésbe hozható a szélesebb szelektivitással (kalmodulin és MASP-1). Az aktív hellyel közvetlenül nem érintkező konzervált aminosavak távol ható, konzervált hidrogénhíd-hálózatok révén vesznek részt a szubsztrát stabilizálásában (dUTPáz). A PCM modellel kiegészített kvantumkémiai módszerrel vizsgáltuk a fehérje gerinc proton és szén NMR kémiai eltolódásait a konformáció függvényében, és megállapítottuk, hogy a gázfázisú modellhez képest javult az egyezés a kísérleti adatokkal. | The main goal of our studies was to clarify the detailed mechanism of action of enzymes, belonging to the prolyl oligopeptidase family, discovered by one of us, as well as structural analysis of their complexes with various ligands. Activity of enzyme variants was characterised by combined methods, like solution kinetics, protein crystallography and molecular modelling. We found that, in order to switch the active site into an active conformation, it is not enough to establish non-covalent interactions with small substrates, rather closing of the enzyme and reorganisation of the interdomain interactions is needed. This ensures that larger polypeptides and proteins are not hydrolysed by the enzyme. We found an analogy among mechanisms of action of other proteins (calmodulin, dUTPase and MASP-1) and acylaminoacyl peptidase. The extent of opening at the binding site and ability to close can be related to broader selectivity (calmodulin and MASP-1). Conserved amino acid residues, not directly connected to the active site, participate in substrate stabilisation via extended, conserved H-bond networks (dUTPase). We investigated NMR proton and carbon chemical shifts of the protein backbone as a function of the conformation with a quantum chemical method extended by the PCM model and found that that the agreement with experimental data improved as compared to the gas-phase model

The nucleotide addition cycle of RNA polymerase is controlled by two molecular hinges in the Bridge Helix domain

Abstract Background Cellular RNA polymerases (RNAPs) are complex molecular machines that combine catalysis with concerted conformational changes in the active center. Previous work showed that kinking of a hinge region near the C-terminus of the Bridge Helix (BH-HC) plays a critical role in controlling the catalytic rate. Results Here, new evidence for the existence of an additional hinge region in the amino-terminal portion of the Bridge Helix domain (BH-HN) is presented. The nanomechanical properties of BH-HN emerge as a direct consequence of the highly conserved primary amino acid sequence. Mutations that are predicted to influence its flexibility cause corresponding changes in the rate of the nucleotide addition cycle (NAC). BH-HN displays functional properties that are distinct from BH-HC, suggesting that conformational changes in the Bridge Helix control the NAC via two independent mechanisms. Conclusions The properties of two distinct molecular hinges in the Bridge Helix of RNAP determine the functional contribution of this domain to key stages of the NAC by coordinating conformational changes in surrounding domains.</p