Structural and biophysical basis of the reaction mechanism of intramembrane proteolysis
Project goals
Intramembrane proteases (IMPRs) regulate a number of biological processes and are implicated in human diseases. In contrast to their importance and ubiquity, they are only poorly understood mechanistically. Crystal structures of representative IMPRs have shown the location of their membrane-buried active sites, but have not revealed the principles of substrate discrimination and dynamic aspects of the mechanism. Using rhomboid IMPRs as a model, we propose using a combination of enzymology, X-ray crystallography, NMR spectroscopy with molecular modelling, and fluorescence techniques (FRET-FLIM, FCS) to investigate substrate-enzyme interactions, dimerisation of the protease, conformational dynamics of substrate, protonation of the active site, and their dependence on lipid environment. This complex approach, firmly grounded in our preliminary data, will reveal the structural principles of rhomboid IMPR mechanism, and form a methodological basis for the investigation of other IMPRs and transmembrane proteins relevant for human disease.
Keywords
membrane proteinintramembrane proteasereaction mechanismprotein structurefluorescencelipid membranerhomboid protease
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 22 (SGA0201800001)
Main participants
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
18-09556S
Alternative language
Project name in Czech
Strukturní a biofyzikální podstata reakčního mechanismu intramembránové proteolysy
Annotation in Czech
Intramembránové proteasy (IMPR) regulují množství biologických procesů a jsou relevantní pro lidské choroby. V kontrastu s jejich významem a rozšířením jsou jen málo pochopeny mechanisticky. Krystalové struktury representativních IMPR ukázaly, že aktivní místa těchto enzymů jsou zanořená do membrány, ale tyto struktury nepřinesly porozumění principům rozlišování substrátů a dynamickým aspektům mechanismu. Využijeme rhomboidy jako modelové IMPR a kombinací enzymologie, rentgenové krystalografie, NMR spektroskopie s molekulárním modelováním a fluorescenčních metod (FRET-FLIM, FCS) budeme zkoumat interakce enzym-substrát, dimerisaci proteasy, konformační dynamiku substrátu, protonaci aktivního místa a jejich závislost na lipidovém prostředí. Tento komplexní přístup, pevně zakotven v našich předběžných výsledcích, rozkryje strukturní principy mechanismu IMPR z rodiny rhomboidů a vytvoří metodologický základ pro výzkum ostatních IMPR a transmembránových proteinů relevantních pro lidské choroby.
Scientific branches
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2018
Realization period - end
Dec 31, 2022
Project status
—
Latest support payment
Apr 24, 2020
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP22-GA0-GA-R
Data delivery date
Feb 22, 2022
Finance
Total approved costs
8,212 thou. CZK
Public financial support
6,973 thou. CZK
Other public sources
1,239 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
8 212 CZK thou.
Public support
6 973 CZK thou.
84%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Biochemistry and molecular biology
Solution period
01. 01. 2018 - 31. 12. 2022