Jagiellonian University Repository

Biophysical characterization of molecular mechanism of actin nucleation by Spire and its binding partner Formin and discovery of small-molecule chemical probes impairing the Spire-FMN2 interaction

Biophysical characterization of molecular mechanism ...

Show full item record

dc.contributor.advisor Holak, Tadeusz [SAP14007479] pl
dc.contributor.author Kitel, Radosław Dariusz pl
dc.date.accessioned 2019-07-25T05:51:46Z
dc.date.available 2019-07-25T05:51:46Z
dc.date.submitted 2019-06-14 pl
dc.identifier.uri https://ruj.uj.edu.pl/xmlui/handle/item/79742
dc.language eng pl
dc.rights Copyright *
dc.rights.uri http://ruj.uj.edu.pl/4dspace/License/copyright/licencja_copyright.pdf *
dc.title Biophysical characterization of molecular mechanism of actin nucleation by Spire and its binding partner Formin and discovery of small-molecule chemical probes impairing the Spire-FMN2 interaction pl
dc.title.alternative Biofizyczna charakterystyka molekularnego mechanizmu nukleacji aktyny przez Białko Spire i jego partnera forminę oraz odkrycie małocząsteczkowych sond chemicznych zaburzających interakcję Spire-FMN2 pl
dc.type Thesis pl
dc.place Kraków pl
dc.description.physical 121 pl
dc.description.additional Dostęp do publikacji jest możliwy w Archiwum UJ pl
dc.abstract.pl Cytoszkielet aktynowy jest jedną z niezwykle istotnych struktur która zapewnia komórkom kształt i zdolność do poruszania się. Nieprawidłowa dynamika cytoszkieletu aktynowego jest powodem wielu chorów, także nowotworowych. W komórkach obecne są liczne białka należące do nukleatorów aktyny, jednakich dokładny mechanizm działania nie jest do końca zrozumiały. Tworzenie zarodków aktyny jest kluczowe dla wielu procesów komórkowych, także w stanach patologicznych takich jak tworzenie przerzutów nowotworowych. Pomimo znacznego postępu jaki dokonał się w ostatnich latach w kwestii mechanizmu nukleacji aktyny, wiele istotnych aspektów tego procesu wciąż pozostaje niejasnych. Taka sytuacja dotyczy białka Spire. Nie wiadomo bowiem, czy pomimo wcześniejszych doniesień białko to rzeczywiście pełni rolę nukleatora aktyny. Według najnowszych hipotez, sama obecność domen WH2 wiążących aktynę nie jest wystarczajacym czynnikiem do tworzenia zarodków polimeryzacji (nukleacji) aktny. Prawdopodobnie białko Spire, może pełnić funkcję nukleatora aktyny jedynie w asyście innych białek. W ramach niniejszej pracy postanowiono przynajmniej częściowo odpowiedzieć na pytania dotyczące aktywności białka Spire. W pierwszej częsci projektu realizowanej z wykorzystaniem technik mikroskopii na poziomie pojedynczych częsteczek wykazano, że tandemowo połączone someny białka Spire niewykazują aktywności nukleacyjnej. W oparciu o dostępne dane zaproponowano również model przedstawiający mechanizm współdziałania białka Spire z forminami. W drugiej części projektu postanowiono zidentywikować niskocząsteczkowe związki wiążące się do białka Spire i zaburzające jego oddziaływanie z forminą FMN2. Takie cząsteczki mogłyby zostać wykorzystane jako specyficzne sondy molekularne do śledzenia roli kompleksu Spire-FMN2 na poziomie komórkowym. Wykorzystując kombinację technik obliczeniowych i biofizycznych dokonano odkrycia związków wiążących się do białka Spire. Pomimo tego, że odkryte związki wykazują słabą zdolność do oddziaływania z białkiem Spire, stanowią pierwsze związki mogące zaburzać powstawanie kompeksu pomiedzy Spire i FMN2. Podsumowując, wyniki zaprezentowane w ramach niniejszej pracy mają istotny wkład w poznawanie mechanizmu współdziałania białek Spire i FMN2. Odkrycia te mogą mieć w przyszlości wkład w rozwój dyscyplin naukowych związanych z nukleacją aktyny. Nie można również wykluczyć ich praktycznego zastosowania. pl
dc.abstract.en Actin cytoskeleton is one of the most important structures within cells, that confers them shape and motility. Aberrant cytoskeleton dynamics underlies a broad range of human diseases, including cancer. A large repertoire of actin nucleators is present in the cells, yet their exact mechanism of action is far from well understood. Actin nucleation is essential for many cellular processes, also in those in pathological conditions, like cancer metastasis. Although in recent years we have witnessed increased understanding of the mechanism of Spire, several important aspects of its actin nucleation activity remain unclear. In essence, it is unknown whether Spire itself can serve in cells as actin nucleator. It has been postulated that the presence of WH2 domains in Spire may not be sufficient for actin nucleation and Spire, similarly to other WH2 domain containing proteins requires collaboration with other proteins. To address these important questions about the biology of Spire, within this work we employed various methods to decipher the molecular mechanism of Spire in vitro. Our goal was also to provide chemical tools that could be used for the investigation of In the first part of the project, using single-molecule techniques, we provided here strong evidence that WH2 domains of Spire are not able to nucleate actin when they are monomers. Based on this and further experiments with human counterparts of Spire and formin, we proposed a model of the collaboration of these two proteins. In the second part of the project, we sought small-molecules targeting Spire-FMN2 interface. Molecules able to bind tightly to Spire and impair its interaction with FMN2 could be used as chemical probes to study the role of the complex in cells. Here we applied a combined in silico and biophysical screening cascade and identified several compounds that bind to Spire. Although the discovered compounds appeared to be weak binders, they are first-in-class small molecules targeting Spire-FMN2 interaction and may serve as lead structures for further development of more potent inhibitors. Altogether, the results presented here should have bearings on the molecular mechanism of Spire and its collaboration with formin FMN2. Our findings may have utilities in both basic and applied sciences related to actin nucleation. pl
dc.subject.pl aktyna pl
dc.subject.pl Spire pl
dc.subject.pl nukleatory pl
dc.subject.pl nowotwory pl
dc.subject.pl inhibitor pl
dc.subject.en actin pl
dc.subject.en Spire pl
dc.subject.en nucleators pl
dc.subject.en tumours pl
dc.subject.en inhibitor pl
dc.identifier.callnumber Dokt. 2019/131 pl
dc.contributor.institution Jagiellonian University. Faculty of Chemistry pl
dc.contributor.reviewer Berlicki, Łukasz pl
dc.contributor.reviewer Otlewski, Jacek pl
dc.affiliation Wydział Chemii pl
dc.rights.original bez licencji pl
dc.identifier.project ROD UJ / O pl


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Copyright Except where otherwise noted, this item's license is described as Copyright