The role of structural dynamics in protein function and evolvability
| Promotie: | Dhr. Y.A. (Yusran) Muthahari |
| Wanneer: | 05 februari 2021 |
| Aanvang: | 11:00 |
| Promotors: | prof. dr. T.M. Cordes, prof. dr. W.H. (Wouter) Roos, prof. dr. T. Economou |
| Copromotor: | dr. G. Gouridis |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Inzicht in evolutie van eiwitten
Om zich aan te passen aan een veranderende omgeving, zou evolutie van de structurele dynamiek van eiwitten de functies ervan kunnen aanpassen. Verschillende vragen blijven echter onbeantwoord: kan het spectrum van moderne eiwitten zijn geëvolueerd vanuit hetzelfde voorouderlijke structurele repertoire? En hoe moduleren die eiwitten hun dynamiek om zich tot de nieuwe functies te specialiseren?
Yusran Muthahari behandelt deze vragen door een grote groep eiwitten te onderzoeken met een gemeenschappelijke oerstructuur die ook wel de ‘cherry-core’ (CC) wordt genoemd. Structurele en evolutionaire analyse onthult dat cherry-core-eiwitten zijn geëvolueerd vanuit een gemeenschappelijke voorouder tot verschillende klassen die verschillen met betrekking tot hun C-termini. Hij heeft verder geverifieerd dat invoegingen en/of verwijderingen van secundaire structuurelementen binnen de structurele ‘kern’ zijn gecombineerd met ‘modulaire’ toevoegingen van domeinen of secundaire structuurelementen aan de uiteinden om zo te zorgen voor een verschillende structurele dynamiek op meerdere niveaus van de kern. Dergelijke processen maken de diversificatie van functie- en ligandspecificiteit tijdens evolutie mogelijk.
Gebruikmakend van diverse biofysische hulpmiddelen (FRET, HDX-MS en ITC met één molecuul), heeft Muthahari vervolgens bevestigd dat in de bestaande cherry-core Proteins de conformationele evenwichten verschuiven door gebruik te maken van eenvoudige aanvullende structurele elementen die hun functies bepalen. Zijn onderzoek kan leiden tot een beter onderbouwd eiwitontwerp en kan de momenteel beschikbare ‘evolueerbaarheidstheorie’ verder uitbreiden naar een polypeptide zonder vaste lengte, dat mogelijk optrad tijdens een lange evolutionaire periode.
Het promotieonderzoek van Yusran Muthahari vond plaats bij de afdeling Single-molecule biophysics Zernike Institute for Advanced Materials met financiering via LPDP-RI or Indonesia Endowment Fund for Education, NWO en de European Research Council. Hij werkt nu als postdoc aan het IMBB-FORTH (Griekenland).