Functional diversification of Yeast Amino acid Transporters
Functionele diversificatie van Yeast Amino Acid Transporter (YAT)
Het begrijpen van hoe nieuwe eiwitfuncties ontstaan in de evolutie is een centrale vraag in de biologie. Dit proefschrift van Foteini Karapanagioti onderzoekt dit met membraantransporters als modelsysteem, met een focus op de Yeast Amino Acid Transporter (YAT)-familie in Saccharomyces cerevisiae. Deze eiwitten verzorgen de opname van aminozuren via het plasmamembraan en verschillen sterk in substraatspecificiteit en regulatie. Er is echter nog weinig bekend over hun functionele bereik, structuur en evolutionaire flexibiliteit.
Foteini Karapanagioti:"Door evolutionaire en biochemische benaderingen te combineren laat ik zien dat YATs functioneel plastischer zijn dan eerder werd gedacht. Met groei-gebaseerde assays en gerichte evolutie toon ik aan dat verschillende transporters onverwachte substraatpromiscuïteit vertonen, en dat enkele puntmutaties de substraatspecificiteit aanzienlijk kunnen verbreden zonder de oorspronkelijke functie te verliezen.
Deze veranderingen treden niet alleen op in de substraatbindende kern, maar ook in meer distale regio’s, wat het belang van lange-afstandsstructurele effecten benadrukt.Daarnaast karakteriseer ik de lysinetransporter Lyp1, die meerdere extra aminozuren kan transporteren over een breed affiniteitsbereik in een range van micromolair tot millimolair. Dit suggereert dat zwakke, latente interacties met niet-canonieke substraten een startpunt kunnen vormen voor het ontstaan van nieuwe functies.
Tot slot behandel ik uitdagingen in de structurele karakterisering van membraantransporters. Ik presenteer strategieën voor verbeterde cryo-EM-analyse van kleine transporters zoals Lyp1 en evalueer veiligere alternatieven voor uranylacetaat bij negatieve kleuring voor elektronenmicroscopie, waarbij effectieve lantaan-gebaseerde kleurstoffen worden geïdentificeerd.In zijn geheel laat dit werk zien hoe genetische variatie, eiwitstructuur en biochemische activiteit samen de evolutie en diversificatie van membraantransporters vormgeven.