Structural studies of derivatives variant F105L bovine β lactoglobulin

Przedawkowanie leków może prowadzić do poważnych zaburzeń w funkcjonowaniu organizmu. Obecnie szuka się nowych sposobów usuwania substancji toksycznych z wykorzystaniem makrocząsteczek. β-Laktoglobulina (BLG), białko z rodziny lipokalin, może być zostać użyte w takim celu, jednak jego zastosowanie w toksykologii wymaga wprowadzenia modyfikacji zwiększających powinowactwo i selektywność wiązania wybranych leków.Celem projektu było otrzymanie i badania strukturalne nowych wariantów BLG zawierających mutacje w pozycjach: 105 39, 56, 58, 92 oraz 107. Realizacja projektu wymagała przeprowadzenia ekspresji i oczyszczania nowych wariantów białek, ich krystalizacji, wykonania pomiarów dyfraktometrycznych oraz rozwiązania i udokładnienia struktur krystalicznych.Wyznaczono 14 struktur krystalicznych (1.8 - 2.4 Å) nowych wariantów BLG. Otrzymane struktury ujawniły, że substytucja F105A powoduje zatrzymywanie endogennych ligandów w β-baryłce. Połączenie tej mutacji z innymi również nie sprzyja wiązaniu leków w miejscu wiążącym BLG.Mutacja L39A powoduje poszerzenie miejsca wiążącego i ułatwia wiązanie w β-baryłce leków, w tym szczególnie trójcyklicznych leków antydepresyjnych. Kombinacja tej mutacji z podstawieniami w pozycjach 105 i 107 zmienia kształt miejsca wiążącego i sprawia, że BLG zaczyna wiązać leki antydepresyjne z zauważalną selektywnością.

Drug overdose can lead to serious dysfunctions in organism. The most common cause of poisoning are analgesics, antidepressants and cardiac drugs. Several methods of toxic drug elimination is available, however they are usually expensive and not always effective.Currently, new methods of selective toxin elimination with the use of macromolecules are under intensive development. β Lactoglobulin (BLG), a protein which belongs to lipocalins may potentially find such application, but modifications increasing its binding affinity and selectivity are required.The purpose of this project was obtaining and structural studies new BLG variants possessing mutations in positions: 105 39, 56, 58, 92 and 107. New BLG variants were produced, purified and crystallized. X-ray diffraction data were collected and 14 crystal structures were solved and refined.Determined crystal structures (1.8 - 2.4 Å) revealed that substitution F105A causes endogenous ligands retention in binding site. Combination of this mutation with other ones also does not facilitate drug accommodation in binding pocket.L39A substitution causes binding site widening which facilitates drug binding in β-barrel, especially tricyclic antidepressants. Combination this mutation with substitution at positions 105 and 107 changes shape of the binding site and noticeably increase selectivity of antidepressants binding by BLG.