Ústav biochemie

Glykobiochemie

Hlavní řešitelé

  • RNDr. Michaela Wimmerová, Ph.D.,
  • Mgr. Nikola Kostlánová, Ph.D.,
  • Mgr. Martina Pokorná, Ph.D.
  • MSc. Monia Delia, Ph.D.
  • Mgr. Marie Pokorná
  • Ing. et Ing. Jan Adam
  • Mgr. Ondřej Šulák
  • Mgr. Lenka Malinovská
  • Mgr. Josef Houser

Web stránka projektu

http://orion.chemi.muni.cz/michaw/research.htm

Popis projektu

Sacharidy hrají důležitou úlohu nejen jako zásobní a stabilizační látky, ale slouží jako informační molekuly a v nemalé míře zasahují do procesů diferenciace, morfogeneze či karcinogeneze. Tato jejich mnohočetná role je dána vysokou stabilitou a stereochemickou variabilitou glykosidických vazeb, jež v sobě nese neuvěřitelný informační potenciál v biologických rozpoznávacích procesech. Výzkum je zaměřen na strukturně-funkční studium proteinů patogenních organismů, podílejících se na výstavbě (glykosyltransferasy) či specifickém rozpoznávání (lektiny) biologicky aktivních glykokonjugátů. První směr je reprezentován glykosyltransferasami, klíčovými enzymy podílejícími se na výstavbě neobvyklé a organizované buněčné stěny bakterie Mycobacterium tuberculosis, jež je odpovědná za její vysokou odolnost vůči běžným chemoterapeutikům. Druhý směr je zaměřen na proteiny, které jsou zapojeny do specifického rozpoznávání mezi hostitelem a patogenem, jako jsou např. lektiny bakterie Pseudomonas aeruginosa, jež mohou být odpovědné za vysokou morbiditu a mortalitu pacientů s cystickou fibrosou umožněním kolonizace plicních alveol nemocných patogenem. V současnosti jsou do projektu zapojeni 2 PhD studenti a 4 studenti magisterského studia.

Popis inovace nebo popis hlavních úspěchů projektu

Bylo vyřešeno několik struktur lektinů z hub a bakterií a popsána kinetika a termodynamika jejich interakcí s oligosacharidy. Mimo jiné byla vyřešena struktura proteinu PAIIL, lektinu P. aeruginosa specifického pro fukosu, při vysokém rozlišení. To umožnilo popsat úplně nový typ vazebného místa pro sacharidy, založený na interakci se dvěma vápenatými ionty a navrhnout strukturní základ neobvykle vysoké afinity lektinu ke svému ligandu. To vše dává základ pro návrhy nových vysoce afinitních ligandů, jež mohou sloužit při anti-adhezních terapiích.

Seznam nejvýznamějších publikací

  • Lameignere, E., Malinovská, L., Sláviková, M., Duchaud, E., Mitchell, E.P., Varrot, A., Šedo, O., Imberty, A., Wimmerová, M.: Structural basis for mannose recognition by a lectin from opportunistic bacteria Burkholderia cenocepacia. Biochem. J. Immediate Publication, doi:10.1042/bj20071276 (2008)
  • Marotte, K., Sabin,C., Préville, C., Moumé-Pymbock, M., Wimmerová, M., Mitchell, E.P., Imberty, A., Roy, R.: X-ray Structures and Thermodynamics of the Interaction of PA-IIL from Pseudomonas aeruginosa with Disaccharide Derivatives. ChemMedChem 2, 1328 – 1338 (2007)
  • Adam, J., Pokorná, M., Sabin, C., Mitchell, E.P., Imberty, A., Wimmerová, M.: Engineering of PA-IIL lectin from Pseudomonas aeruginosa - Unravelling the role of the specificity loop for sugar preference. BMC Struct Biol, BMC Struct Biol. 7:36. (2007)
  • Kirkeby, S., Wimmerová, M., Moe, D., Hansen, A. K.: The mink as an animal model for Pseudomonas aeruginosa adhesion: binding of the bacterial lectins (PA-IL and PA-IIL) to neoglycoproteins and to sections of pancreas and lung tissues from healthy mink. Microbes Infect., 9, (5), 566-73 (2007)
  • Pokorná, M., Cioci, G., Perret. S., Rebuffet, E., Kostlánová, N., Adam, J., Gilboa-Garber, N., Mitchell, E.P., Imberty, A., Wimmerová, M.: Unusual Entropy Driven Affinity of Chromobacterium violaceum Lectin CV-IIL towards Fucose and Mannose, Biochemistry, 45 (24), 7501-7510 (2006)
  • Imberty, A., Mitchell, E.P., Wimmerová, M.: Structural basis of high-affinity glycan recognition by bacterial and fungal lectins, Curr. Opin. Struct. Biol., 15(5), 523-534 (2005) – „9.821“
  • Kostlánová N., Mitchell E.P., Lortat-Jacob H., Oscarson S., Lahmann M., Gilboa-Garber N., Chambat G., Wimmerová M., Imberty A.: The fucose-binding lectin from Ralstonia solanacearum: a new type of beta-propeller architecture formed by oligomerisation and interacting with fucoside, fucosyllactose and plant xyloglucan, Journal of Biological Chemistry, 280, 27839-27849 (2005)
  • Perret, S., Sabin, C., Dumon, C., Pokorná, M., Gautier, C., Galanina, O., Ilia, S., Bovin, N., Nicaise, M., Desmadril, M., Gilboa-Garber, N., Wimmerová, M., Mitchell, E.P., Imberty, A.: Structural basis for the interaction between human milk oligosaccharides and a bacterial protein, Pseudomonas aeruginosa lectin PA-IIL, Biochemical Journal 389 (2), 325-332 (2005)
  • Mitchell, E.P., Sabin, C., Šnajdrová, L., Pokorná, M., Perret, S., Gautier, C., Hofr, C., Gilboa-Garber, N., Koča, J., Wimmerová, M., Imberty, A.: High affinity fucose binding of Pseudomonas aeruginosa lectin PA-IIL: 1.0 Å resolution crystal structure of the complex combined with thermodynamics and computational chemistry approaches, Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics 58, 735-746 (2005)
  • Sudakevitz, D., Kostlánová, N., Blatman-Jan, G., Mitchell, E.P., Lerrer, B., Wimmerová, M., Katcoff, D.J., Imberty, A., Gilboa-Garber, N.: A new Ralstonia solanacearum high affinity mannose-binding lectin RS-IIL structurally resembling the Pseudomonas aeruginosa fucose-specific lectin PA-IIL, Molecular Microbiology, 52, 691-700 (2004)
  • Imberty, A., Wimmerová, M., Mitchell, E.P., Gilboa-Garber, N.: Structures of the lectins from Pseudomonas aeruginosa: Insights into molecular basis for host glycan recognition, Microbes and Infection, 6, 221-228 (2004)
  • Wimmerová, M., Mitchell, E., Sanchez, J.-F., Gautier, C., Imberty, A. Crystal structure of fungal lectin : Six-bladed ß -propeller fold and novel fucose recognition mode for Aleuria aurantia lectin. Journal of Biological Chemistry, 278, 27059-27067 (2003).
  • Wimmerová, M., Engelsen, S.B., Bettler, E., Breton, C., Imberty, A. Combining fold recognition and exploratory data analysis for searching for glycosyltransferases in the genome of Mycobacterium tuberculosis. Biochimie, 85, 691-700 (2003).
  • Mitchell, E., Houles, C., Sudakevitz, D., Wimmerová, M., Gautier, C., Pérez, S., Wu, M.A., Gilboa-Garber, N., Imberty, A. Structural basis for oligosaccharide-mediated adhesion of Pseudomonas aeruginosa in the lungs of cystic fibrosis patients. Nature Structure Biology, 12, 918-921 (2002).

Spolupráce

  • Centre de Recherches sur les Macromolécules Végétales, CNRS, Grenoble, Francie
  • European Synchrotron Radiation Facility, Grenoble, Francie
  • Bar-Ilan University, Faculty of Life Sciences, Ramat Gan, Izrael
  • The Royal Veterinary and Agricultural University, Food Technology, Kodaň, Dánsko

Financování

Výzkum je financován granty MŠMT České republiky, Grantovou agenturou ČR, francouzkým Ministerstvem pro výzkum a francouzskou asociací Vaincre la Mucoviscidose.

login
© 2011 Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity. tel: +420 549 49 1111, e-mail:
Všechna práva vyhrazena.
Webmaster: Alan Kuběna,
Grafický design: © 2011 Mgr. Pavel Brabec,
Obsahová struktura: © 2011 Mgr. Zuzana Kobíková
Počet přístupů: 7906 od 7.12.2011