Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

α2-macroglobulin: Investigation of its native conformation, bait region, and thiol ester using mass spectrometry and mutant characterization

Publikation: Bog/antologi/afhandling/rapportPh.d.-afhandling

α2-macrocroglobulin (A2M) er et protein, der findes i humant blod og besidder en unik mekanisme, hvorved det fanger og inhiberer protein-kløvende enzymer, kaldet proteaser. Mekanismen initieres ved, at en protease kløver i et bestemt område på A2M, der agerer som lokkemad. Denne kløvning får A2M til at lukke sig omkring proteasen, som derefter er indespærret og ikke længere kan kløve andre proteiner. Proteaser indvirker i kritiske biologiske processer såsom inflammation, blodkoagulation og omstrukturering af væv, og idet A2M kan inhibere de fleste humane proteaser formodes A2M også at spille en rolle i disse processer. Til trods for at der er blevet forsket i A2M siden 1950’erne, er der stadig uafklarede spørgsmål omkring dets struktur, mekanisme og biologisk funktion.
Strukturen af A2M i sin native tilstand har ikke kunne løses ved traditionel røntgen krystallografi pga. dårlig spredning af røntgen stråler fra A2M krystaller. Derfor
har jeg koordineret et samarbejdsstudie, hvor flere lav-opløsningsmetoder er blevet
anvendt. På baggrund af studiet har vi konstrueret en model for A2M, som viser hvordan dets fire proteinkæder er sat sammen og hvordan det ser ud, når det møder proteaser, hvilket belyser den protease-hæmmende mekanisme. Modellen har en lav opløsningsgrad, men får opbakning fra flere validerende forsøg og stemmer overens med de kendte strukturer på lignende proteiner såsom komplementfaktoren C3.
Jeg har igangsat produktion af rekombinant A2M og flere beslægtede proteiner i humane celler. Det har givet mulighed for at indføre ændringer i A2M for at undersøge detaljer i dets funktion. For eksempel har jeg vist, at A2Ms reaktive thiol ester gruppe kan erstattes med en disulfidbro, hvilket viser at thiol esteren ikke spiller en afgørende rolle i A2Ms mekanisme. På lignende vis kan A2Ms lokkemadsområde erstattes med en
ny sekvens, der ikke genkendes og kløves af humane proteaser, hvori nye kløvningssteder kan blive indsat. Denne nye sekvens blev brugt som udgangspunkt til at lave nye protease-hæmmere, der var selektive overfor bestemte proteaser.
Derudover har jeg været en del af den tidlige karakterising af A2ML1, en protease-hæmmer tilhørende A2Ms proteinfamilie, som hovedsageligt er til at finde i det
yderste lag af hud. Der er fundet en sammenhæng mellem genet for A2ML1 og flere sjældne sygdomme, heriblandt paraneoplastisk pemfigus, kronisk mellemørebetændelse og Noonan syndrom. Vi har opdaget at thiol esteren fra A2ML1 reagerer effektivt med hydroxyler, hvilket adskiller den fra A2M, men gør at den i i højere grad ligner komplementfaktorer som C3 og C4B. Thiol esterens hydroxyl reaktivitet viste sig at bidrage til A2ML1s hæmning af proteaser.
Tilsammen har disse resultater fremmet forskningsfeltet indenfor A2M og lignende protease-hæmmere. Der er blevet grundlagt metoder og fremgange der vil
gavne studier af lignende proteiner og fremtidig udvikling af A2M-baserede behandlingsformer.
Bidragets oversatte titelα2-makroglobulin: Undersøgelse af den native konformation, bait region, og thiol ester ved brug af massespektrometri og karakterising af mutanter
OriginalsprogFlere sprog
UdgivelsesstedAarhus
ForlagAarhus Universitet, Institut for Molekylærbiologi og genetik
Antal sider195
StatusUdgivet - apr. 2021

Note vedr. afhandling

Academic supervisor: Jan J. Enghild<br/>Industrial supervisor: Peter Kresten Nielsen<br/><br/>Forsvarsdato: ikke sat endnu.<br/>Godkendt: 28-04-2021

    Forskningsområder

  • protein, biokemi, protease, krydsbinding, protein, biochemistry, protease, protease inhibitor, cross-linking

Se relationer på Aarhus Universitet Citationsformater

ID: 209419630