Väitöstilaisuus Oulun yliopistossa

Väittelijä

Master of Science, Protein Science and Biotechnology Shiv Kumar Sah Teli

Tiedekunta ja yksikkö

Oulun yliopiston tutkijakoulu, Biokemian ja molekyylilääketieteen tiedekunta, Structural Enzymology Research Unit

Oppiaine

Biokemia

Väitöstilaisuus

7.8.2020 12:00

Väitöstilaisuuden paikka

Leena Palotie sali, 101 A, Aapistie 5A, Kontinkankaan kampus, Oulun yliopisto. Etäyhteys: https://oulu.zoom.us/j/62894048943

Aihe

Ihmisen mitokondriaalisen ja Escherichia coli:n rasvahappojen β-oksidaation kolmitoiminenentsyymikompleksin (TFE) rakenteellis-entsymologiset tutkimukset

Vastaväittäjä

Professori Daan Van Aalten, University of Dundee, UK

Kustos

PhD, dosentti Rajaram Venkatesan, Oulun yliopisto

Ihmisen ja Escherichia coli:n β-oksidaatiokompleksit

Rasvahapot ovat yksi tärkeimmistä energialähteistä elävissä organismeissa. Ne hapetetaan energiantuotantoa varten pääasiassa β-oksidaatioreittiin kuuluvilla entsyymeillä. Kolmitoiminen entsyymi (TriFunctional Enzyme, TFE) katalysoi neljästä β-oxidaatioreitin reaktiosta viimeiset kolme. TFE:llä on 2E-enoyyli-CoA-hydrataasi (ECH) ja 3S-hydroksiasyyli-CoA-dehydrogenaasi (HAD) -aktiivisuudet α-alayksikössä ja 3-ketoasyyli-CoA-tiolaasi (KAT) aktiivisuus β-alayksikössä. Ihmisellä mutaatiot TFE:ssä aiheuttavat useita häiriöitä rasvahappojen β-oksidaatioreitissä, ja voivat johtaa vakaviin häiriöihin, mukaan lukien vauvojen kätkytkuolemat. Ihmisellä on yksi TFE (HsTFE), joka sijaitsee mitokondriossa. E.coli:lla on puolestaan kaksi TFE-kompleksia: EcTFE ja anEcTFE. EcTFE ilmenee vain aerobisissa olosuhteissa, kun taas anEcTFE ilmenee aerobisissa ja anaerobisissa olosuhteissa käyttämällä nitraattia tai fumaraattia lopullisen elektronin vastaanottajana hapen sijasta. TFE:n toiminnallinen yksikkö on yleensä α2β2-heterotetrameeri. Tässä tutkimuksessa selviteltiin EcTFE:n, anEcTFE:n ja HsTFE:n biokemiallisia, biofysikaalisia ja rakenteellisia ominaisuuksia. Näiden kolmen TFE:n tuloksia vertailtiin keskenään, sekä niitä verrattiin myös muihin TFE-komplekseihin. Tässä tutkimuksessa havaittiin, että anEcTFE on sitoutunut membraaniin HsTFE:n tavoin, kun taas EcTFE sijaitsee vapaasti sytosolissa. Näiden TFE:ien systemaattinen biofysikaalinen ja kineettinen karakterisointi osoitti, että anEcTFE:llä on rakenteen ja substraattispesifisyyden suhteen korkeampi samankaltaisuus HsTFE:n kanssa kuin sen anaerobisella homologilla (EcTFE). anEcTFE ja FsTFE suosivat keskipitkiä ja pitkäketjuisia asyyli-CoA-molekyylejä, kun taas EcTFE suosii substraattinaan lyhytketjuisia asyyli-CoA-molekyylejä. Nämä tutkimukset osoittavat, että EcTFE:llä ja anEcTFE:llä on komplementaarista substraattispesifisyyttä, mikä mahdollistaa pitkäketjuisten enoyyli-CoA-molekyylien täydellisen hajoamisen aerobisissa olosuhteissa E.coli:ssa. Tässä työssä määritettiin sekä EcTFE:n α-alayksikön, että anEcTFE:n kiderakenteet, ja näitä rakenteita verrattiin HsTFE:n hiljattain julkaistuihin rakenteisiin. Rakenneanalyysi osoittaa, että EcTFE:n ECH:n aktiivisessa kohdassa on rasvahappomolekyyleille suhteellisen pieni sitoutumistasku verrattuna anTFE:n ja Hs:TFE:n rakenteisiin, mikä on yhdenmukainen havainto niiden substraattispesifisiin ominaisuuksiinsa nähden. Nämä analyysit viittaavat siihen, että anEcTFE ja HsTFE ovat evolutiivisesti läheistä sukua, kun taas EcTFE kuuluu eri TFE-alalajiin. Lisäksi tutkittiin myös TFE:n kykyä kanavoida substraattia, ja tulokset viittaavat siihen, että negatiivisesti varautuneet CoA-konjugoidut reaktiovälituotteet vangitaan positiivisesti varautuneeseen reaktiokammioon, mahdollistaen siten välituotteiden kanavoinnin aktiivisten keskusten välillä ainakin EcTFE:ssä. Shiv Kumar Sah-Teli, 2020 Avainsanat: rasvahappojen β-oksidaatio, kolmitoiminenentsyymi, enoyyli-CoA hydrataasi, 3S-hydroksiasyyli-CoA dehydrogenaasi, tiolaasi, substraattispesifisyys, substraatin kanavointi

Viimeksi päivitetty: 3.8.2020