MBFT XXVII. Kongresszus - 2019, Debrecen .

Összes szerző

Mártonfalvi Zsolt

az alábbi absztraktok szerzői között szerepel:

Kellermayer Miklós A titin-miozin kölcsönhatás topológiája

Aug 27 - kedd

11:00 – 11:25

Molekuláris biofizika

A titin-miozin kölcsönhatás topológiája

Kellermayer Miklós, Sziklai Dominik, Papp Zsombor, Brennan Decker, Lakatos Eszter és Mártonfalvi Zsolt

Semmelweis Egyetem, Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet

A titin a harántcsíkolt izom rugalmas tulajdonságait meghatározó legfontosabb fehérje. A titinmolekula a szarkomer Z- és M-csíkjai között húzódik. A titin funkcionális szempontból rugalmasan kontrahálódik illetve megnyúlik a szarkomer összehúzódása illetve passzív feszítése közben. Rugalmas alakváltozása mellett a titin meghatározó szerepet játszik a szarkomer szerkezeti integritásának fenntartásában. A szarkomer A-szakaszában a titin a miozin vastag filamentomokhoz asszociált, és így itt funkcionálisan rugalmatlan. A titin ismétlődő szerkezeti mintázata és a vastag filamentum periodicitása közötti hasonlóság alapján már régóta feltételezik, hogy a titin geometriai templátként szolgálhat a vastag filamentum felépülésében. Kísérleteinkben ezt a titin templát hipotézist teszteltük úgy, hogy a titint és miozint in situ sztöchiometriai arányban (300 miozin/12 titin) összekevertük változó ionerősség (100-300 mM) mellett, majd a kialakuló filamentumok és komplexek topológiai szerkezetét atomi erőmikroszkóppal (AFM) vizsgáltuk. Eredményeink szerint a titin és miozin filamentumok minden vizsgált kísérleti körülmény mellett szegregált populációt alkottak. Nem találtunk olyan asszociátumot, amelyben a miozin molekulák periódikusan helyezkednének el relaxált vagy megnyújtott egyedi titinmolekulák vagy titin oligomérek mentén. Ugyanakkor a titin oligomérek a miozin vastag filmentumok mentén kitapadtak és felületi hálózatot alkottak. Tehát, bár a titin nem geometriai templátja a miozin vastag filamentumnak, felületi hálózata fontos szerepet játszhat a miozin vastag filamentum in situ hosszának dinamikus szabályozásában.

Köszönetnyilvánítás

A kutatás a Nemzeti Kutatási Fejlesztési és Innovációs Hivatal támogatásával készült (Nemzeti Szívprogram NVKP-16-1-2016-0017)

Mártonfalvi Zsolt Kálcium hatása a titin rugalmasságára

Aug 27 - kedd

17:00 – 19:00

I. Poszterszekció

P12

Kálcium hatása a titin rugalmasságára

Mártonfalvi Zsolt¹, Bánkuti Stefánia¹, Guy Ben-Arie¹ és Kellermayer Miklós¹

¹ Semmelweis Egyetem, Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet

A titin a harántcsíkolt izom rugalmasságát meghatározó szarkomerikus óriásfehérje, mely egyetlen polipeptidláncként a teljes félszarkomert áthidalja a Z-lemeztől az M- csíkig. Habár elsősorban a megnyújtott szarkomerekben ébredő passzív izomerő kialakításában játszik fontos szerepet, feltételezhető, hogy a kontraktilis apparátus aktivációja dinamikusan változtatja a titinnanomechanikai tulajdonságait. Korábbi kísérletek rámutattak, hogy a titin PEVK doménjének glutaminsavban gazdag polyE szekvencia motívumai nagy affinitással kötik a kálciumot. Feltételezhető, hogy a kálcium ionok a PEVK domén glutaminsav oldalláncait keresztkötik, ezzel lerövidítik és mechanikai értelemben passziválják, vagyis nyújthatatlanná teszik a domén egyes motívumait. Annak vizsgálatára, hogy ezen kálcium kötő szekvenciák milyen módon befolyásolják a titin rugalmasságát, egyedi titinmolekulákon végeztünk nyújtási kísérleteket lamináris áramlási folyadékcellában lézercsipesszel. A kísérleti elrendezésben a csapdázott molekulát körülvevő puffer kálcium koncentrációja gyorsan változtatható volt, miközben ismétlődő ciklusokban nyújtás-visszaengedési kísérleteket végeztünk. Mikor a molekulákat magas koncentrációjú (pCa 3) pufferben nyújtottuk, a titin látszólagos perzisztenciahossza csökkent. Ennek következményeként a titinmolekulák egy kompaktabb szerkezetet vettek fel, ami a csapdázott polipeptidlánc rövidülését okozta. Eredményeink arra utalnak, hogy a titin egy kálcium érzékeny rugalmas fehérje, következésképp a szarkomerben ébredő passzív erőkifejtés kálcium jelenlétében nagyobb, mint relaxált állapotban.

Köszönetnyilvánítás

Köszönjük az NKFI Fiatal kutatói témapályázat, MTA Bolyai János Kutatói Ösztöndíj és az EMMI Új Nemzeti Kiválóság Program támogatást.

A kutatást az Innovációs és Technológiai Minisztérium Felsőoktatási Intézményi Kiválósági Programja támogatta, a Semmelweis Egyetem Terápiás célú fejlesztés tématerületi programja keretében.

Sziklai Dominik A szarkomerikus M-komplex nanosebészeti analízise

Aug 28 - szerda

13:30 – 15:30

II. Poszterszekció

P51

A szarkomerikus M-komplex nanosebészeti analízise

Sziklai Dominik¹, Kellermayer Miklós¹ és Mártonfalvi Zsolt¹

¹ Semmelweis Egyetem, Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet, Budapest

Az izomszarkomer, állandó erőhatás ellenére megtartja szerkezetét, integritását. Ebben fontos szerepet játszik a középvonalában húzódó M-csík, mely miozin filamentumok centrális régióiból, a titin átlapoló szakaszaiból és asszociált fehérjékből felépülő struktúra. Feltételezzük, hogy az M-csík szerkezeti egysége a vastag filamentumhoz asszociált titinmolekulák fej-fej irányú oligomerizációjából kialakuló M-komplex. Kutatásunkban az M-komplex szerkezeti és nanomechanikai feltárását végeztük. Az M-komplexet oligomerizálódott titinmolekulákon vizsgáltuk. A titint nyúl hátizomból izoláltuk, fehérje-extrakciós, kicsapási, centrifugálási és kromatográfiás lépésekkel. Az M-komplexeket csillámfelületre adszorbeálást követően atomi erőmikroszkóppal (AFM) vizsgáltuk. Az M-komplex a pontszimmetrikus titin oligomér centrális, ~40 nm átmérőjű globuláris eleme, melyhez leggyakrabban 12, sugárirányból kapcsolódó titinmolekula asszociálódott, összhangban a modellel, miszerint egy miozin vastag filamentum mindkét végéhez 6-6 titin kapcsolódik. Az oligomerizálódott titinmolekulák hosszát 500 nm-nek mértük, a titin monomerek hosszát 782 nm-nek. A szerkezetet és nanomechanikát molekuláris nanosebészeti módszerrel tártuk fel: az AFM tűt ~1 nN erővel az M-komplexbe nyomtuk, majd azt a tű mozgatásával szétszálaztuk. Változtattuk a tű mozgásának irányát (1-360˚), sebességét (5-100 nm/sec) és amplitúdóját (10-300 nm). Az M-komplexekből ~0,3 nm átmérőjű, 50-200 nm kontúrhosszú, filamentális képleteket húztunk ki, amely arra utal, hogy a komplexben extenzibilis molekuláris rezervoár található. A túlnyújtott szálak 2-3x-os megnyúlás után szakadtak el. Az M-komplex nanosebészeti beavatkozás előtti és utáni térfogatait összehasonlítva átlagosan 50%-os növekedést tapasztaltunk, miszerint nem csupán rugalmas alakváltozás, hanem szerkezetváltozás, fehérje-kigombolyodás lépett fel. A nanosebészettel sikerrel tártuk fel a bonyolult szerkezetű M-komplex néhány nanofizikai tulajdonságát.