•Proteinové interakce
–interaktom
–domény a jejich interakce
•Proteinové komplexy
–Architektura
–Funkce
–
–CG030 – Proteinové komplexy (v jarním semestru)
–Doc. Jan Paleček

•Proteiny zřídka fungují samostatně – zpravidla vytváří tzv. komplexy – které plní určitou
funkci/aktivitu v buňce
•Je třeba studovat proteiny v jejich kontextu (komplexy)
•„průměrný“ protein interaguje „průměrně“ s deseti proteinovými partnery (typický komplex obsahuje
deset podjednotek)
•
•

•Proteiny zřídka fungují samostatně – zpravidla vytváří tzv. komplexy – které plní určitou
funkci/aktivitu v buňce
•Je třeba studovat proteiny v jejich kontextu (komplexy)
•„průměrný“ protein interaguje „průměrně“ s deseti proteinovými partnery (typický komplex obsahuje
deset podjednotek)
•
•
Yeast & Structures
- Proteomické studie S.cerevisiae (analýza protein-proteinových interakcí, cca 6000 genů/proteinů)
prokázala cca 800 různých komplexů v kvasinkové buňce
- proteomický přístup - v rámci 6. FP bylo vytvořeno konsorcium 3D Repertoire
(http://www.3drepertoire.org), které se pokouší vyřešit strukturu všech komplexů S. cerevisiae

http://proteome.wayne.edu/PIDBL.html



net_image_e_KM1JswPh7sCX_dw
http://string-db.org
Proteinové sítě – interactome

- signální dráhy (S.cerevisiae) jsou ukotveny k membránám v blízkosti receptorů
- MAPkinásová kaskáda je ukotvena na tzv. scafold (lešení) proteinu
- jaderný pór (pro import či export) je obrovským proteinovým komplexem (Gunter Blobel)
- DNA je v komplexu s proteiny => tvoří chromosom (superkomplex) …
-
- pro dobré pochopení funkce proteinových komplexů je třeba znát jejich složení, aktivity
podjednotek, interakce podjednotek …
-
- proteiny interagují prostřednictvím svých domén (35-150 AMK) …
proteinové komplexy

Protein-proteinové interakce
•stejné typy nekovalentních vazeb, které umožňují proteinovému řetězci vytvářet konformaci
proteinu, umožňují proteinům (jejich řetězcům) interagovat navzájem a vytvářet větší struktury …
–iontové, vodíkové, van der Waals, hydrofobní síly
–(kovalentní vazby - disulfidické můstky, extracelularní proteiny)
–hydrofobní zbytky jsou tlačeny dovnitř (nikoli do solventu)
–součet hydrofobních sil je značný (převažuje u většiny interakcí)
–

Coiled-coil struktura
f
a
d
e
b
f
c
g
a
d
c
g
f
e
b
- šroubovice s tzv. heptádovou repeticí  (hxxhxxx - hydrofobní)

Coiled-coil struktura
f
a
d
e
b
f
c
g
a
d
c
g
f
e
b
- šroubovice s tzv. heptádovou repeticí  (hxxhxxx - hydrofobní)
Sousední AMK stabilizují interakce šroubovic
Sousední AMK destabilizují interakce šroubovic
Adamson et al.: COinBiotech, 1993

- šroubovice s tzv. heptádovou repeticí  (hxxhxxx - hydrofobní)
- program COIL: http://www.ch.embnet.org/software/COILS_form.html
[USEMAP]
Coiled-coil struktura
Intramolekulární – v rámci foldingu
Intermolekulární – proteinové interakce

Coiled-coil struktura
- šroubovice s tzv. heptádovou repeticí  (hxxhxxx - hydrofobní)
program COIL: http://www.ch.embnet.org/software/COILS_form.html
- krátké = dimerizace
- dlouhé (>100AMK) = vláknité struktury (typicky u myosinů … )
GCN4 DNA
SMC
cca 50nm
tropomyosin
GCN4
Lupas.: Trends in BS, 1996

Fig. 1
Dimer myosinu
vytváří svazky (oligomerizace coiled-coil struktur)

Mueller & Ban, Cell, 2010;  1QOY, 2WCD
Interakce šroubovic
Cytolysin vytváří póry v membránách cizích buněk
GCN4 tetramer

Mueller & Ban, Cell, 2010;  1QOY



Interakce beta-listů
Betabarrels2004_100dpi


•
File:1RRX pdb slab 1.png


PDB – molecule of the month
•
http://www.rcsb.org/pdb/101/motm.do?momID=154

http://www.ebi.ac.uk/thornton-srv/databases/cgi-bin/pdbsum/



•



•



- vysoce hydrofobní šroubovice (uvnitř proteinu)
- predikce transmembránové šroubovice
Hudson, Bednarova et al.: PLoS One, 2011

- vysoce hydrofobní šroubovice (uvnitř proteinu)
- vytváří hydrofobní vazebné místo na které se váže (neméně) hydrofobní šroubovice
Hudson, Bednarova et al.: PLoS One, 2011

Guerineau et al.: PLoS One, 2012



Interakce v komplexu vzájemně stabilizují binární interakce
Sergeant et al.: MCB, 2005
SMC6
SMC5

Protein-proteinové interakce
•Části proteinů/domény interagují s doménami partnerů
–domény mají určitou strukturu, která do značné míry determinuje tvar jejího povrchu
– charakter (hydrofobicitu, polaritu, náboj) povrchu určují postraní řetězce aminokyselin
směřujících do solventu
–Interakce může ovlivnit konformaci původního proteinu nebo může určit konformaci nezformovaného
proteinu
– protein musí mít tvar i charakter komplementární s interakčním partnerem
+
polá
hydrofob
rní
ní
-