Диссертация (1150552), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Разработанная новая методика, основанная на совместном анализе данныхизмерений диффузии с помощью ЯМР с импульсным градиентом магнитногополя и динамического рассеяния света, позволяет определить функциираспределения белковых агрегатных частиц по размерам. В частности, на примередомена RRM2 белка TDP-43 показано, что размеры агрегатных частицраспределены по экспоненциальному закону.105. Новый подход, заключающийся в том, что экспериментальные скоростирелаксации ЯМР анализировались совместно с предсказанными скоростями,позволил извлечь сведения об основных модах движения, обуславливающих ЯМРрелаксацию для атомов в основной цепи нативно разупорядоченных белков.Личный вклад автораПостановка целей и задач диссертации была осуществлена совместно автором инаучным руководителем – Н.Р.
Скрынниковым. Разработка протоколов экспериментов,выполнение экспериментов, численные расчеты, обработка данных и большая частькомпьютерного моделирования выполнены лично автором. Моделирование МД, описанное вглаве 3, выполнено К. Кемпф. Основные результаты и выводы диссертации сформулированылично автором. Публикации, лежащие в основе глав 1 и 2 диссертации, написаны автором,публикации, лежащие в основе главы 3, написаны в соавторстве с К. Кемпф. В подавляющембольшинстве выступлений на конференциях по теме диссертации автор был основнымдокладчиком.Апробация и достоверность работыДостоверность работы обеспечена использованием ряда независимых апробированныхметодов исследования биологических молекул для валидации результатов.
Эти методы, какрасчетные, так и экспериментальные, базируются на различных физических принципах,поэтому согласованность и воспроизводимость их результатов делает выводы диссертациинадежно обоснованными.По материалам диссертации автором сделаны доклады на следующих конференциях.1. The 42nd FEBS Congress “From molecules to cells and back”, Иерусалим, Израиль,2017.2. 10th, 11th, 12th, 13th, and 14th Winter Youth School-Conference «Magnetic Resonanceand Its Applications», Санкт-Петербург, 2013-2017.3.
Актуальные проблемы трансляционной биомедицины, Санкт-Петербург, 2017.4. XXXVIII Finnish NMR symposium, Ювяскюля, Финляндия, 2016.5. 60th Biophysical Society Meeting, Лос-Анджелес, США, 2016.6. International Student Conference «Science and Progress-2016», Санкт-Петербург,2016.7. Всероссийская конференция с международным участием «Окислительный стрессв психиатрии и неврологии», Санкт-Петербург, 2016.118. XII International Workshop on Magnetic Resonance (Spectroscopy, Tomography andEcology), Ростов-на-Дону, 2015.9. EMBO Practical Course 2014 Multidimensional NMR in Structural Biology, Берлин,Германия, 2014.10.
International Symposium and Summer School in Saint Petersburg, Nuclear MagneticResonance in Condensed Matter, 11th meeting: «Biomolecular NMR and relatedphenomena», Санкт-Петербург, 2014.11. Молодежнаяконференция-школа«Физико-химическиеметодыанализаворганической химии», Санкт-Петербург, 2013.12. International Symposium and Summer School in Saint Petersburg, Nuclear MagneticResonance in Condensed Matter, 10th meeting: «NMR in Life Sciences», СанктПетербург, 2013.13. EUROMAR 2013, Херсониссос, Греция, 2013.14.
XV International Youth Scientific School «Actual problems of magnetic resonance andits application», Казань, 2012.На двух конференциях устный доклад автора по теме диссертации был отмечен каклучший: International Symposium and Summer School in Saint Petersburg, Nuclear MagneticResonance in Condensed Matter, 10th meeting: «NMR in Life Sciences», Санкт-Петербург, 2013;13th Winter Youth School-Conference «Magnetic Resonance and Its Applications», СанктПетербург, 2016.В 2015 году автор выступил с докладом по теме диссертации на семинаре в МГУ, в НИИфизико-химической биологии имени А.Н.
Белозерского, а также в 2014 и 2016 годах насеминарах в СПбГУ, в ресурсном центре «Магнитно-резонансные методы исследования» и накафедре ядерно-физических методов исследования физического факультета.Проекты по теме диссертации были поддержаны грантом Правительства СанктПетербурга для аспирантов в 2015 году, грантом AMPERE и EUROMAR в 2013 году, а такжегрантом FEBS (федерации европейских биохимических сообществ) в 2017 году.ПубликацииОсновные результаты работы отражены в шести публикациях в международныхрецензируемых журналах, индексируемых Web of Science и Scopus, а также в 18 тезисахдокладов на конференциях.
Список публикаций в международных рецензируемых журналахприведен ниже.121. Rabdano S.O. et al. “Hydration Shells” of CH2 Groups of ω-Amino Acids as Studied byDeuteron NMR Relaxation // The Journal of Physical Chemistry B. 2015. Vol. 119, №42. P. 13358–13366.2. Rabdano S.O. et al. Onset of disorder and protein aggregation due to oxidation-inducedintermolecular disulfide bonds: case study of RRM2 domain from TDP-43 // ScientificReports. 2017. Vol.
7, № 1. P. 11161.3. Rabdano S.O. et al. Loss of Protein Stability due to Formation of IntermolecularDisulfide Bonds under the Effect of Oxidative Stress: Case Study of the RRM2 Domainfrom Neuropathological Protein TDP-43 // Biophysical Journal. 2016. Vol. 110, № 3. P.210a.4. Rabdano S. et al.
Characterizing the size of protein aggregate particles using acombination of NMR diffusion measurements and dynamic light scattering: case studyof RRM2 domain from protein TDP-43 // The FEBS Journal. 2017. Vol. 284 (Suppl. 1).P. 212.5. Kaempf K., Rabdano S.O. et al. Local and global dynamics of intrinsically disorderedproteins: a case study of H4 histone tail // The FEBS Journal. 2017.
Vol. 284 (Suppl. 1).P. 95.6. Luzik D.A., Rabdano S.O., Skrynnikov N.R. Non-native disulfide bridges in proteinpeptide complex and in protein homodimers trigger unfolding and aggregation // TheFEBS Journal. 2017. Vol. 284 (Suppl. 1). P. 212.Структура работыДиссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Работа изложена на 134страницах и включает 35 рисунков и 2 таблицы.
Библиографический список содержит 175наименований.Во введении описаны актуальность, новизна и практическая ценность диссертации,поставлены цели и задачи, сформулированы основные положения, выносимые на защиту,приводится информация о личном вкладе автора в проделанную работу, о достоверности иапробации результатов на семинарах и конференциях, о публикациях по теме работы, а также оструктуре диссертации.В первой главе рассматривается проблема гидратации органических молекул и еесостояние в современной науке, дано краткое теоретическое описание процесса ЯМРрелаксации в быстро обменивающихся системах, описаны детали экспериментов по ЯМРрелаксации для изучения гидратации ω-аминокислот, описан новый подход для определения13скоростей релаксации дейтронов молекул воды, принадлежащих гидратным оболочкамотдельных функциональных групп молекул растворенного вещества, описаны температурные иконцентрационные зависимости для параметров гидратации отдельных функциональных группорганических молекул, обсуждается влияние обмена протонов аммонийных групп наизмеряемые скорости ЯМР релаксации ядер растворителя.Вторая глава посвящена изучению процесса разупорядочивания и агрегации белковвследствие формирования ненативных межмолекулярных дисульфидных связей в условияхокислительного стресса на примере домена RRM2 белка TDP-43.
В начале этой главырассматривается состояние современных исследований в области модификаций белков вусловиях окислительного стресса и их последствий для структуры и стабильности,описываются детали масштабных экспериментальных и вычислительных исследованийрассматриваемой системы. Затем показано, что при обработке перекисью водорода RRM2формирует дисульфид-связанные олигомеры.
С помощью измерений ЯМР релаксации, включаярелаксацию, обусловленную кросс-корреляцией анизотропии химического сдвига и дипольдипольного взаимодействий, доказывается, что в спектрах ЯМР наблюдаются сигналы отмономерных цепей белка, а также от гибких хвостов пептидных цепей, входящих в составагрегатных частиц.
Далее предложен эксперимент для измерения степени насыщениядейтерием амидных сайтов в белках, захваченных в агрегатные частицы и не дающих сигналовЯМР напрямую. С помощью этого эксперимента показано, что RRM2 в агрегатных частицахпринимает развернутуюконформацию. Следующим пунктом во второй главе идетхарактеризация агрегатных частиц. Предлагается способ совместной интерпретации данных окоэффициентах диффузии, измеренных с помощью ЯМР и динамического рассеяния света.Этот подход применяется к системе агрегатных частиц RRM2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
