scholarly journals Μελέτη μηχανισμών τοπογένεσης διαμεμβρανικών μεταφορέων στον Aspergillus nidulans

2007 ◽  
Author(s):  
Ζωή Ερπαπάζογλου
Keyword(s):  
Saccharomyces Cerevisiae ◽  
Amino Acid ◽  
Aspergillus Nidulans ◽  
In Silico

Τα αμινοξέα, εκτός από την πρωτεϊνοσύνθεση, εμπλέκονται σε μια σειρά βιολογικών διεργασιών (μικροβιακή αύξηση, οσμωπροστασία στα φυτά, νευροδιαβίβαση στα θηλαστικά). Η πρόσληψη των αμινοξέων από το εξωτερικό περιβάλλον πραγματοποιείται από εξειδικευμένες πολυτοπικές διαμεμβρανικές πρωτεΐνες της πλασματικής μεμβράνης, τους μεταφορείς αμινοξέων. Έως τώρα, η μελέτη των μεταφορέων αμινοξέων έχει επικεντρωθεί σε πρότυπα μικροβιακά συστήματα, όπως οι ασκομύκητες Saccharomyces cerevisiae και Aspergillus nidulans, όπου οι γενετικοί, μοριακοί και βιοχημικοί χειρισμοί καθίστανται ευκολότεροι σε σχέση με τους ανώτερους ευκαρυωτικούς οργανισμούς. Οι μεταφορείς αμινοξέων των μυκήτων είναι μέλη της συντηρημένης σε όλα τα βασίλεια υπεροικογένειας APC (Amino acid/Polyamine/organoCation). Στον A. nidulans τρεις μεταφορείς αμινοξέων έχουν χαρακτηριστεί σε γενετικό επίπεδο: ο κύριος μεταφορέας προλίνης PrnB, ο μεταφορέας γ-αμινοβουτυρικού οξέος GabA και ο μεταφορέας όξινων αμινοξέων AgtA. Ελάχιστα είναι γνωστά όσον αφορά τη μετα-μεταφραστική στόχευση των πρωτεϊνών αυτών στην πλασματική μεμβράνη (τοπογένεση), καθώς και τις περιβαλλοντικές συνθήκες, τα cis-ρυθμιστικά στοιχεία και τους trans-πρωτεϊνικούς παράγοντες που τη ρυθμίζουν. Στα πλαίσια της συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής, απομονώθηκαν στελέχη του Α. nidulans που εκφράζουν λειτουργικούς χιμαιρικούς μεταφορείς AgtA-sGFP. Παρουσία δευτερευουσών πηγών αζώτου, όπως είναι η ουρία ή τα όξινα αμινοξέα, τα χιμαιρικά μόρια AgtA-sGFP εντοπίζονται στην πλασματική μεμβράνη και τα χυμοτόπια των εκβλαστημένων κονιδιοσπορίων. Τα χυμοτόπια αποτελούν θέσεις αποικοδόμησης των μορίων του μεταφορέα στα πλαίσια της φυσιολογικής τους ανακύκλωσης. Η προσθήκη ιόντων αμμωνίου, μίας κύριας πηγής αζώτου, στο θρεπτικό υπόστρωμα επάγει την ενδοκύτωση των μορίων AgtA-sGFP και τη μεταφορά τους στα χυμοτόπια. Επιπλέον, μετά από in silico ανάλυση, κλωνοποιήθηκε και χαρακτηρίστηκε λειτουργικά το γονίδιο shrA του Α. nidulans. Η πρωτεΐνη ShrA είναι διαμεμβρανική και εντοπίζεται στο ενδοπλασματικό δίκτυο του κυττάρου. Η έκφραση του γονιδίου shrA είναι συστατική. Η εξάλειψη του γενετικού τόπου shrA από το γονιδίωμα του Α. nidulans προκαλεί μείωση της ικανότητας πρόσληψης προλίνης και ασπαρτικού οξέος από το θρεπτικό υπόστρωμα. Σε γενετικό υπόβαθρο shrΑΔ, οι χιμαιρικοί μεταφορείς PrnB-sGFP και AgtA-sGFP δεν στοχεύονται στην πλασματική μεμβράνη, αλλά παραμένουν σε ενδοκυτταρικά διαμερίσματα. Συνεπώς, η πρωτεΐνη ShrA εμπλέκεται στη μετα-μεταφραστική έκφραση των μεταφορέων προλίνης και ασπαρτικού οξέος του Α. nidulans. Επιπλέον, ο κλώνος cDNA του γονιδίου shrA συμπληρώνει μερικώς τη μεταλλαγή shr3Δ της ζύμης. Συνεπώς, η πρωτεΐνη ShrA είναι ορθόλογη της πρωτεΐνης Shr3 της ζύμης, η οποία δρα ως μοριακή συνοδός κατά την έξοδο από τη μεμβράνη του ενδοπλασματικού δικτύου για τους μεταφορείς αμινοξέων αποκλειστικά. Η διερεύνηση των φυσικών ή γενετικών αλληλεπιδράσεων στις οποίες εμπλέκεται η πρωτεΐνη ShrA μπορεί να οδηγήσει στην ταυτοποίηση νέων cis- και trans-παραγόντων που ρυθμίζουν την τοπογένεση των μεταφορέων αμινοξέων στον A. nidulans.

scholarly journals Mechanisms of subcellular membrane trafficking

2021 ◽  
Author(s):  
Γεωργία Παπαδάκη
Keyword(s):  
Amino Acid ◽  
Aspergillus Nidulans ◽  
Membrane Trafficking ◽  
Inverted Repeat ◽  
In Silico ◽  
Subcellular Membrane ◽  
Nucleobase Cation Symporter 1

Οι μεταφορείς, είναι διαμεμβρανικές πρωτεΐνες μέσω των οποίων πραγματοποιείται η διακίνηση θρεπτικών συστατικών, μορίων σηματοδοτών ή άλλων ουσιών εντός και εκτός του κυττάρου. Αυτό τις καθιστά απαραίτητα μόρια για την επικοινωνία του κυττάρου με το περιβάλλον. Τα τελευταία χρόνια, γενετικά, βιοχημικά και βιοφυσικά δεδομένα που προέρχονται από τη μελέτη αρκετών μεταφορέων, συνέβαλλαν στην κατανόηση των σχέσεων δομής λειτουργίας και των μηχανισμών αναγνώρισης και μεταφοράς υποστρώματος. Παρά τις εξελικτικές, δομικές και λειτουργικές διαφορές τους, όλοι οι μεταφορείς χρησιμοποιούν έναν κοινό μηχανισμό εναλλασσόμενης πρόσβασης, όπου μια θέση πρόσδεσης υποστρώματος εναλάσσεται μεταξύ πολλαπλών διαμορφώσεων προκειμένου να μεταφέρει ένα υπόστρωμα από τη μία πλευρά της μεμβράνης στην άλλη. Αυτός ο βασικός μηχανισμός που διεξάγεται από δυναμικές κινήσεις του κύριου διαμεμβρανικού σώματος και υποβοηθείται από την ευελιξία υδρόφιλων βρόχων, συναντάται σε διάφορες παραλλαγές, γνωστές ως rocker-switch, rocking-bundle και μηχανισμός elevator. Μία από τις μεγαλύτερες οικογένειες δευτερογενών μεταφορέων είναι η υπεροικογένεια amino acid/polyamine/organocation (APC), η οποία περιλαμβάνει μεταφορείς που λειτουργόυν ως συμμεταφορείς διαλυτής ουσίας κατιόντος και αντιμεταφορείς διαλυτών ουσιών με μεγάλη ποικιλία υποστρωμάτων. Η οικογένεια Nucleobase Cation Symporter 1 (NCS1) αποτελεί μία από τις πιο καλά μελετημένες υποοικογένειες της APC υπεροικογένειας, και εκπρόσωποί της συναντώνται σε προκαρυωτικούς οργανισμούς, μύκητες και μερικά φυτά. Αυτό οφείλεται στην πληθώρα γενετικών και βιοχημικών δεδομένων που αφορούν μέλη της οικογένειας σε μύκητες, καθώς και σε εκτεταμένες δομικές και βιοφυσικές μελέτες ενός βακτηριακού ομολόγου, του συμμεταφορέα υδαντοΐνης/Na+, Mhp1. Η οικογένεια NCS1 δεν έχει αντιπροσώπους στα θηλαστικά, κάτι που την καθιστά ιδανική για τη στόχευση ειδικών φαρμάκων κατά των μικροβιακών παθογόνων. Οι μεταφορείς της οικογένειας NCS1 αποτελούνται από 12 διαμεμβρανικά τμήματα (ΔΤ) με δομή α έλικας, που συνδέονται με σχετικά μικρές ενδιάμεσες αλληλουχίες και έχουν κυτταροπλασματικά αμινο και καρβοξυτελικά άκρα. Τα ΔΤ1 10 οργανώνονται σε μια δομή ανεστραμμένης επανάληψης ανά 5 (5-helix intertwined inverted repeat; 5HIRT) που ονομάζεται αλλιώς και LeuT-fold, και συναντάται σε μεταφορείς πολλών διαφορετικών οικογενειών που εμπλέκονται στη μεταφορά νευροδιαβιβαστών, σακχάρων, αμινοξέων ή φαρμάκων. Τα δύο τελευταία διαμεμβρανικά τμήματα (11 και 12) μερικών μεταφορέων που έχουν παρόμοια δομή με τον LeuT, φαίνεται να εμπλέκονται στον ολιγομερισμό, παρά στο μηχανισμό λειτουργίας τους αυτό καθαυτό. Παρόλα αυτά, δεν υπάρχουν επαρκή δεδομένα για το δομικό ή/και λειτουργικό τους ρόλο. Μεταφορείς που ανήκουν στην οικογένεια NCS1 στους μύκητες, είναι από τους πιο καλά μελετημένους σε γενετικό, βιοχημικό και κυτταρικό επίπεδο. Δομικά μοντέλα μυκητιακών μεταφορέων NCS1 βασίζονται σε πολλές διακριτές κρυσταλλικές δομές του βακτηριακού ομολόγου Mhp1 και υποστηρίζονται από γενετικές μελέτες που προκαθόρισαν τη θέση δέσμευσης του υποστρώματος και τα πιθανά στοιχεία που δρουν σαν πύλες, καθορίζοντας την εξειδίκευση. Πιο συγκεκριμένα, ένα σημαντικό εύρημα που προέρχεται από έρευνα του εργαστηρίου μας πάνω στους μυκητιακούς μεταφορείς της NCS1 οικογένειας (τόσο σε μέλη της Fcy όσο και της Fur υποοικογένειας) είναι ότι η εξειδίκευση δεν καθορίζεται μόνο από κατάλοιπα που βρίσκονται στο σημείο πρόσδεσης του υποστρώματος (ΔΤ1, ΔΤ3, ΔΤ6 ή ΔΤ8) αλλά και από δυναμικές κινήσεις του τμήματος ΔΤ9 ΔΤ10 που δρα σαν εξωκυτταρική πύλη.Σε αυτή τη διατριβή, παρέχουμε πειραματικά και in silico δεδομένα που αποδεικνύουν ότι η ενδοκύτωση, η λειτουργία και περιέργως η εξειδίκευση του FurE, ενός μεταφορέα του Aspergillus nidulans που ανήκει στην NCS1 οικογένεια και μεταφέρει ουρακίλη-αλλαντοΐνη και ουρικό οξύ, εξαρτάται από δυναμικές αλληλεπιδράσεις των άμινο και καρβοξυτελικών άκρων μεταξύ τους και με το βασικό σώμα του μεταφορέα. Πιο συγκεκριμένα, τα καρβοξυτελικά άκρα εμπλέκονται σε ενδομοριακές δυναμικές αλληλεπιδράσεις που είναι απαραίτητες για την εκλεπτυσμένη ρύθμιση των πυλών που ελέγχουν την επιλογή των υποστρωμάτων. Πραγματοποιώντας Μοριακές Δυναμικές (ΜΔ) και αναλύσεις μεταλλαγών στο γονίδιο του μεταφορέα, υποθέσαμε ότι αυτό συμβαίνει μέσω αλληλεπιδράσεων των κυτταροπλασματικών ουρών με ενδοκυττάριες θηλιές, οι οποίες με τη σειρά τους επηρεάζουν τη διαδικασία διαλογής υποστρωμάτων μέσω των πυλών στην εξωκυττάρια πλευρά της πλασματικής μεμβράνης. Επιπρόσθετα, τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι αυτές οι αλληλεπιδράσεις εξαρτώνται άμεσα από το pH. Στη συνέχεια, αξιοποιώντας τις πληροφορίες από εκτεταμένες αναλύσεις ΜΔ, πραγματοποιήσαμε συστηματική και στοχευμένη λειτουργική ανάλυση μεταλλαγών στο μόριο του μεταφορέα FurΕ, προκειμένου να χαρακτηρίσουμε το μονοπάτι μετατόπισης του υποστρώματος κατά τη διάρκεια της μετάβασής του από τις διακριτές διαμορφώσεις του. Επιπροσθέτως, παρέχουμε πειραματικά στοιχεία που δείχνουν πως η ταυτότητα των αμινοξέων που απαρτίζουν τα δύο τελευταία ΔΤ του FurE, δεν καθορίζει την κατάλυση της μεταφοράς. Ωστόσο, ένα συντηρημένο κατάλοιπο τυροσίνης είναι απολύτως απαραίτητο για τη σωστή στόχευση του μεταφορέα στην πλασματική μεμβράνη. Στο τελευταίο μέρος αυτής της δουλειάς, συνδυάζουμε βιοφυσικές τεχνικές και υπολογιστικές μεθόδους για να καταλάβουμε σε βάθος το μηχανισμό που διέπει το λειτουργικό ρόλο των κυτταροπλασματικών άκρων στη διαλογή και μεταφορά του υποστρώματος, κάτι που φαίνεται να αντικατοπτρίζει ένα γενικότερο μηχανισμό που χαρακτηρίζει τους μεταφορείς της APC υπεροικογένειας. Το σύνολο της διατριβής αυτής, υποστηρίζει την ευρύτερη ιδέα ότι το μέγεθος των άκρων των ευκαρυωτικών μεταφορέων αυξήθηκε κατά τη διάρκεια της εξέλιξης, προσδίδοντας περισσότερους διακριτούς τρόπους ρύθμισης της λειτουργίας τους.

Comparative Study on Mitogen Activated Protein Kinase of Plasmodium Species by Using in silico Method

2012 ◽  
Vol 9 (1) ◽  
pp. 1
Author(s):  
Mohd Fakharul Zaman Raja Yahya ◽  
Hasidah Mohd Sidek
Keyword(s):  
Amino Acid ◽  
In Silico ◽  
Nuclear Export ◽  
Nuclear Export Signal ◽  
Plasmodium Species ◽  
Mitogen Activated Protein Kinase ◽  
Multiple Sequence ◽  
Wide Range ◽  
Mitogen Activated Protein ◽  
Human Plasmodium

Malaria parasites, Plasmodium can infect a wide range of hosts including humans and rodents. There are two copies of mitogen activated protein kinases (MAPKs) in Plasmodium, namely MAPK1 and MAPK2. The MAPKs have been studied extensively in the human Plasmodium, P. falciparum. However, the MAPKs from other Plasmodium species have not been characterized and it is therefore the premise of presented study to characterize the MAPKs from other Plasmodium species-P. vivax, P. knowlesi, P. berghei, P. chabaudi and P.yoelli using a series of publicly available bioinformatic tools. In silico data indicates that all Plasmodium MAPKs are nuclear-localized and contain both a nuclear localization signal (NLS) and a Leucine-rich nuclear export signal (NES). The activation motifs of TDY and TSH were found to be fully conserved in Plasmodium MAPK1 and MAPK2, respectively. The detailed manual inspection of a multiple sequence alignment (MSA) construct revealed a total of 17 amino acid stack patterns comprising of different amino acids present in MAPKJ and MAPK2 respectively, with respect to rodent and human Plasmodia. It is proposed that these amino acid stack patterns may be useful in explaining the disparity between rodent and human Plasmodium MAPKs. 

Comparative Study on Mitogen Activated Protein Kinase of Plasmodium Species by Using In silico Method

2012 ◽  
Vol 9 (1) ◽  
pp. 1
Author(s):  
Mohd Fakharul Zaman Raja Yahya ◽  
Hasidah Mohd Sidek
Keyword(s):  
Amino Acid ◽  
In Silico ◽  
Nuclear Export ◽  
Nuclear Export Signal ◽  
Plasmodium Species ◽  
Mitogen Activated Protein Kinase ◽  
Multiple Sequence ◽  
Bioinformatic Tools ◽  
Wide Range ◽  
Human Plasmodium

Malaria parasites, Plasmodium can infect a wide range ofhosts including humans and rodents. There are two copies ofmitogen activated protein kinases (MAPKs) in Plasmodium, namely MAPK1 and MAPK2. The MAPKs have been studied extensively in the human Plasmodium, P. falciparum. However, the MAPKs from other Plasmodium species have not been characterized and it is therefore the premise ofpresented study to characterize the MAPKs from other Plasmodium species-P. vivax, P. knowlesi, P. berghei, P. chabaudi and P.yoelli using a series ofpublicly available bioinformatic tools. In silico data indicates that all Plasmodium MAPKs are nuclear-localizedandcontain both a nuclear localization signal (NLS) anda Leucine-rich nuclear export signal (NES). The activation motifs ofTDYand TSH werefound to befully conserved in Plasmodium MAPK1 and MAPK2, respectively. The detailed manual inspection ofa multiple sequence alignment (MSA) construct revealed a total of 17 amino acid stack patterns comprising ofdifferent amino acids present in MAPK1 and MAPK2 respectively, with respect to rodent and human Plasmodia. 1t is proposed that these amino acid stack patterns may be useful in explaining the disparity between rodent and human Plasmodium MAPKs.

Biological Processing of Pea Grain and Secondary Starch Raw Materials to Produce Food and Feed Protein Concentrates

2020 ◽  
Vol 36 (4) ◽  
pp. 49-58
Author(s):  
V.V. Kolpakova ◽  
R.V. Ulanova ◽  
L.V. Chumikina ◽  
V.V. Bessonov
Keyword(s):  
Saccharomyces Cerevisiae ◽  
Amino Acid ◽  
Amino Acid Composition ◽  
Acid Composition ◽  
Mass Fraction ◽  
Geotrichum Candidum ◽  
Protein Concentrate ◽  
Protein Concentrates ◽  
Pea Flour ◽  
Nitrogenous Substances

The goal of the study was to develop a biotechnological process for the production of protein concentrates via bioconversion of pea flour and whey, a secondary product of starch manufacture. Standard and special methods were used to analyze the chemical and biochemical composition of protein concentrates (amino acid, carbohydrate, and fractional) of flour, whey and protein concentrates. It was established that pea flour contains 52.28-57.05% water-soluble nitrogenous substances, 23.04-25.50% salt-soluble, 2.94-4.69% alcohol-soluble compounds, 0-0.61% of soluble glutenine, 6.67-10.40% alkali-soluble glutenine and 5.96-10.86% insoluble sclerotic substances. A mathematical model and optimal parameters of the enzymatic extraction of pea protein with a yield of 65-70% were developed. Ultrasonic exposure increased the yield of nitrogenous substances by 23.16 ± 0.69%, compared with the control without ultrasound. The protein concentrate had a mass fraction of nitrogenous substances of 72.48 ± 0.41% (Nx6.25) and a complete amino acid composition. The microbial conversion by the Saccharomyces cerevisiae 121 and Geotrichum candidum 977 cultures of starch whey which remained after protein precipitation allowed us to obtain feed concentrates from biomass and culture liquid with a protein mass fraction of 61.68-70.48% (Nx6.25). Protein concentrates positively affected the vital signs of rats and their excretory products. A technological scheme was developed to test the complex pea grain and starch whey processing under pilot conditions. pea, protein concentrate, extracts, whey, bioconversion, Geotrichum candidum, Saccharomyces cerevisiae, chemical composition, amino acid composition

Amino Acids Sequence-based Analysis of Arginine Deiminase from Different Prokaryotic Organisms: An In Silico Approach

2020 ◽  
Vol 14 (3) ◽  
pp. 235-246
Author(s):  
Sara Abdollahi ◽  
Mohammad H. Morowvat ◽  
Amir Savardashtaki ◽  
Cambyz Irajie ◽  
Sohrab Najafipour ◽  
...  
Keyword(s):  
Amino Acid ◽  
Physicochemical Properties ◽  
Sequence Alignment ◽  
Multiple Sequence Alignment ◽  
In Silico ◽  
Bacterial Species ◽  
Arginine Deiminase ◽  
Antitumor Effects ◽  
Multiple Sequence ◽  
In Silico Studies

Background: Arginine deiminase is a bacterial enzyme, which degrades L-arginine. Some human cancers such as hepatocellular carcinoma (HCC) and melanoma are auxotrophic for arginine. Therefore, PEGylated arginine deiminase (ADI-PEG20) is a good anticancer candidate with antitumor effects. It causes local depletion of L-arginine and growth inhibition in arginineauxotrophic tumor cells. The FDA and EMA have granted orphan status to this drug. Some recently published patents have dealt with this enzyme or its PEGylated form. Objective: Due to increasing attention to it, we aimed to evaluate and compare 30 arginine deiminase proteins from different bacterial species through in silico analysis. Methods: The exploited analyses included the investigation of physicochemical properties, multiple sequence alignment (MSA), motif, superfamily, phylogenetic and 3D comparative analyses of arginine deiminase proteins thorough various bioinformatics tools. Results: The most abundant amino acid in the arginine deiminase proteins is leucine (10.13%) while the least amino acid ratio is cysteine (0.98%). Multiple sequence alignment showed 47 conserved patterns between 30 arginine deiminase amino acid sequences. The results of sequence homology among 30 different groups of arginine deiminase enzymes revealed that all the studied sequences located in amidinotransferase superfamily. Based on the phylogenetic analysis, two major clusters were identified. Considering the results of various in silico studies; we selected the five best candidates for further investigations. The 3D structures of the best five arginine deiminase proteins were generated by the I-TASSER server and PyMOL. The RAMPAGE analysis revealed that 81.4%-91.4%, of the selected sequences, were located in the favored region of arginine deiminase proteins. Conclusion: The results of this study shed light on the basic physicochemical properties of thirty major arginine deiminase sequences. The obtained data could be employed for further in vivo and clinical studies and also for developing the related therapeutic enzymes.

Identification of a Functional Domain Within the Essential Core of Histone H3 That Is Required for Telomeric and HM Silencing in Saccharomyces cerevisiae

Genetics ◽  
2003 ◽  
Vol 163 (1) ◽  
pp. 447-452 ◽  
Author(s):  
Jeffrey S Thompson ◽  
Marilyn L Snow ◽  
Summer Giles ◽  
Leslie E McPherson ◽  
Michael Grunstein
Keyword(s):  
Saccharomyces Cerevisiae ◽  
Amino Acid ◽  
Amino Acid Substitution ◽  
Histone H3 ◽  
Single Amino Acid ◽  
Functional Domain ◽  
Partial Loss ◽  
Histone Fold ◽  
Gal1 Promoter ◽  
Substitution Mutations

Abstract Fourteen novel single-amino-acid substitution mutations in histone H3 that disrupt telomeric silencing in Saccharomyces cerevisiae were identified, 10 of which are clustered within the α1 helix and L1 loop of the essential histone fold. Several of these mutations cause derepression of silent mating locus HML, and an additional subset cause partial loss of basal repression at the GAL1 promoter. Our results identify a new domain within the essential core of histone H3 that is required for heterochromatin-mediated silencing.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document