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

Standard

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

Aarhus : Aarhus Universitet, Institut for Molekylærbiologi og genetik, 2021. 195 s.

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

Harvard

APA

CBE

MLA

Vancouver

Author

Bibtex

@phdthesis{66024aa47fff4ef0be58966d14eecc20,
title = "α2-macroglobulin: Investigation of its native conformation, bait region, and thiol ester using mass spectrometry and mutant characterization",
abstract = "α2-macrocroglobulin (A2M) er et protein, der findes i humant blod og besidder en unik mekanisme, hvorved det fanger og inhiberer protein-kl{\o}vende enzymer, kaldet proteaser. Mekanismen initieres ved, at en protease kl{\o}ver i et bestemt omr{\aa}de p{\aa} A2M, der agerer som lokkemad. Denne kl{\o}vning f{\aa}r A2M til at lukke sig omkring proteasen, som derefter er indesp{\ae}rret og ikke l{\ae}ngere kan kl{\o}ve andre proteiner. Proteaser indvirker i kritiske biologiske processer s{\aa}som inflammation, blodkoagulation og omstrukturering af v{\ae}v, og idet A2M kan inhibere de fleste humane proteaser formodes A2M ogs{\aa} at spille en rolle i disse processer. Til trods for at der er blevet forsket i A2M siden 1950{\textquoteright}erne, er der stadig uafklarede sp{\o}rgsm{\aa}l omkring dets struktur, mekanisme og biologisk funktion.Strukturen af A2M i sin native tilstand har ikke kunne l{\o}ses ved traditionel r{\o}ntgen krystallografi pga. d{\aa}rlig spredning af r{\o}ntgen str{\aa}ler fra A2M krystaller. Derforhar jeg koordineret et samarbejdsstudie, hvor flere lav-opl{\o}sningsmetoder er blevetanvendt. P{\aa} baggrund af studiet har vi konstrueret en model for A2M, som viser hvordan dets fire proteink{\ae}der er sat sammen og hvordan det ser ud, n{\aa}r det m{\o}der proteaser, hvilket belyser den protease-h{\ae}mmende mekanisme. Modellen har en lav opl{\o}sningsgrad, men f{\aa}r opbakning fra flere validerende fors{\o}g og stemmer overens med de kendte strukturer p{\aa} lignende proteiner s{\aa}som komplementfaktoren C3.Jeg har igangsat produktion af rekombinant A2M og flere besl{\ae}gtede proteiner i humane celler. Det har givet mulighed for at indf{\o}re {\ae}ndringer i A2M for at unders{\o}ge 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 afg{\o}rende rolle i A2Ms mekanisme. P{\aa} lignende vis kan A2Ms lokkemadsomr{\aa}de erstattes med enny sekvens, der ikke genkendes og kl{\o}ves af humane proteaser, hvori nye kl{\o}vningssteder kan blive indsat. Denne nye sekvens blev brugt som udgangspunkt til at lave nye protease-h{\ae}mmere, der var selektive overfor bestemte proteaser.Derudover har jeg v{\ae}ret en del af den tidlige karakterising af A2ML1, en protease-h{\ae}mmer tilh{\o}rende A2Ms proteinfamilie, som hovedsageligt er til at finde i detyderste lag af hud. Der er fundet en sammenh{\ae}ng mellem genet for A2ML1 og flere sj{\ae}ldne sygdomme, heriblandt paraneoplastisk pemfigus, kronisk mellem{\o}rebet{\ae}ndelse og Noonan syndrom. Vi har opdaget at thiol esteren fra A2ML1 reagerer effektivt med hydroxyler, hvilket adskiller den fra A2M, men g{\o}r at den i i h{\o}jere grad ligner komplementfaktorer som C3 og C4B. Thiol esterens hydroxyl reaktivitet viste sig at bidrage til A2ML1s h{\ae}mning af proteaser.Tilsammen har disse resultater fremmet forskningsfeltet indenfor A2M og lignende protease-h{\ae}mmere. Der er blevet grundlagt metoder og fremgange der vilgavne studier af lignende proteiner og fremtidig udvikling af A2M-baserede behandlingsformer.",
keywords = "protein, biokemi, protease, krydsbinding, protein, biochemistry, protease, protease inhibitor, cross-linking",
author = "Harwood, {Seandean Lykke}",
year = "2021",
month = apr,
language = "Flere sprog",
publisher = "Aarhus Universitet, Institut for Molekyl{\ae}rbiologi og genetik",

}

RIS

TY - BOOK

T1 - α2-macroglobulin

T2 - Investigation of its native conformation, bait region, and thiol ester using mass spectrometry and mutant characterization

AU - Harwood, Seandean Lykke

PY - 2021/4

Y1 - 2021/4

N2 - 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. Derforhar jeg koordineret et samarbejdsstudie, hvor flere lav-opløsningsmetoder er blevetanvendt. 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 enny 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 detyderste 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 vilgavne studier af lignende proteiner og fremtidig udvikling af A2M-baserede behandlingsformer.

AB - 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. Derforhar jeg koordineret et samarbejdsstudie, hvor flere lav-opløsningsmetoder er blevetanvendt. 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 enny 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 detyderste 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 vilgavne studier af lignende proteiner og fremtidig udvikling af A2M-baserede behandlingsformer.

KW - protein, biokemi, protease, krydsbinding

KW - protein, biochemistry, protease, protease inhibitor, cross-linking

M3 - Ph.d.-afhandling

BT - α2-macroglobulin

PB - Aarhus Universitet, Institut for Molekylærbiologi og genetik

CY - Aarhus

ER -