Computational microscopy of the supramolecular organization of the respiratory chain complexes

Rol cardiolipine in vorming supercomplexen via computersimulatie onderzocht

Het proefschrift van Clement Arnarez gaat over de samenvoeging van eiwitcomplexen uit de ademhalingsketen in de biologische cel tot sterk georganiseerde structuren, zogenaamde supercomplexen.  Arnarez onderzocht met name de betrokkenheid van het mitochondriale binnenmembraan in dit associatieproces en de mogelijke rol van cardiolipine (CL), één van de hoofdcomponenten van dit membraan. De belangrijkste hypothese is dat CL bijdraagt aan de stabiliteit van de ademhalingsketen door de complexen aan elkaar te ‘lijmen’. Met behulp van coarse grained moleculair dynamische (CGMD) simulatietechnieken onderzocht Arnarez twee hoofdhypothesen:

1) zijn CLs betrokken bij de stabilisatie van het associatieproces van de complexen tot supercomplexen;

2) aannemend dat er CL bindingsplaatsen zijn, kan men zich twee verschillende werkingsmechanismen indenken: CL kan zich als een slot of als een brug gedragen. In beide gevallen voorkomt CL ongunstige interacties door het afdekken van delen van het oppervlak van de complexen.

De eerste hypothese wordt uitgewerkt in hoofdstukken III en IV van het proefschrift, voor respectievelijk complex III (CIII, cytochrome bc1 complex) en complex IV (CIV, cytochrome c oxidase) van de ademhalingsketen. De tweede hypothese wordt beoordeeld door naar de zelf-associatie te kijken van de twee complexen en wordt gepresenteerd in hoofdstuk V. In een poging om de snelheid van de CGMD simulaties nog meer te verhogen ontwikkelde Arnarez een model dat wordt gepresenteerd in hoofdstuk VI. Het aantal vrijheidsgraden van het systeem wordt in dit model gereduceerd door het weghalen van de waterfase, die meestal een aanzienlijk deel van de simulatie vormt.

Het onderzoek van Clement Arnarez werd uitgevoerd bij het Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute (GBB) van de RUG. Arnarez gaat door met onderzoek postdoc.