Nukleotid-indukált konformációváltozások vizsgálata aktomiozin komplexben EPR spektroszkópiávalBelágyi József
Pécsi Tudományegyetem, Általános Orvostudományi Kar, Biofizikai Intézet
Az eukarióta sejtek három alapvető motorprotein rendszerrel rendelkeznek, amelyek lehetővé teszik az ATP kémiai energiájának közvetlen átalakítását mechanikai mozgássá. A három fehérjerendszer a miozin, a kinezin és a dinein família, a miozin család a legrészletesebben tanulmányozott. Mindhárom fehérje motor valamilyen filamentum szerkezetű poláris struktúrával együtt működik, amely az egyirányú mozgás és a specifikus kölcsönhatás biztosítéka. A miozin család esetében a filamentumot a monomerekből felépülő F-aktin alkotja. Az utóbbi évtized szerkezetkutatási eredményei összekapcsolva a biokémiai irányú eredményekkel lehetővé tette, hogy a molekuláris szerkezet mélyebb szintjén is magyarázni tudjuk a mozgás folyamatának részleteit.
A kérdések megválaszolásának egyik kísérletekre alapozott módja a célzott helyekre kapcsolt spektroszkópiai próbákkal történhet. A paramágneses riporter molekulákkal az aktomiozin rendszerben a miozin és aktin domének globális dinamikája és a lokális konformációváltozások, továbbá az orientációban bekövetkező változások vizsgálhatók. Az előadásban a miozin aktív centrumának közelében lévő –SH csoporthoz (Cys 707) kapcsolt nitroxid típusú spinjelölőkkel kapott eredményeket tárgyaljuk.
A Lymn-Taylor által javasolt hidrolízis ciklusnak négy állapotát vizsgáltuk meg aktomiozin rendszerben az izotiocianát-nitroxid riporter molekula segítségével glicerinezett izomrost-modellen: a nukleotidmentes és a miozin- ADP állapotot, a miozin-ATP állapotot, valamint a miozin-ADP.Pi állapotot, az utóbbi kettőt nukleotid analógok (AMP.PNP, ATP[gS], ATP.Vi és ATP.BeFx) segítségével.
Az izomrost hossztengelyének a laboratóriumi mágneses tér irányához viszonyított párhuzamos és merőleges helyzetében végzett konvencionális és szaturáció transzfer EPR mérésekkel megállapítottuk, hogy a miozin feji régió nukleotidmentes és miozin-ADP állapotban egyaránt sztereospecifikus kötésben van az aktinnal, azonban a tengelyirányú orientációkban szignifikáns különbség mérhető.
Nukleotid analógokkal mimikált miozin-ATP és miozin-ADP.Pi állapotokban a kötés elveszíti sztereospecifikus jellegét, két populáció azonosítható, amelyek közül a miozin-AMP.PNP állapotban az egyik populáció azonos a miozin-ADP állapotban mért populációval, míg a másik populáció a szétkapcsolt aktin-miozin rendszerre jellemző. Miozin-ADP.BeFx analóg alkalmazásánál a szétkapcsolt aktin-miozin állapot mellett egy olyan populáció írható le, amely mimikálja a miozin-ATP állapotot.