Citoszkeletális fehérjék szerkezete, dinamikája, mechanikája és kölcsönhatásai: egyedi molekuláktól szupramolekuláris rendszerekig = Structure, dynamics, mechanics and interactions of cytoskeletal proteins: from single molecules to supramolecular systems

摘要

Pályázatunkban a citoszkeletális fehérjék szerkezetét, dinamikáját, mechanikáját és kölcsönhatásait vizsgáltuk elsősorban a harántcsíkolt izom különböző molekuláris rendszerein. Szintetikus miozin vastag filamentumok szerkezetét és nanomechanikáját atomerőmikroszkóppal (AFM) mértük. A titin Z-lemez horgonyzó komplex mechanikai stabilitását erőspektroszkópiával vizsgáltuk. Natív vázizom titin rugalmasságának és erővezérelt szerkezetváltozásainak vizsgálatára erővisszacsatolt lézercsipeszt fejlesztettünk. A titin PEVK domén konformációs dinamikáját FRET spektroszkópiával vizsgáltuk. A dezmin intermedier filamentumok és protofibrillumok szerkezetét és nanomechanikáját ugyancsak AFM-mel mértük meg. A szívizom típusú miozin-kötő C-fehérje molekuláris mechanikáját Monte-Carlo módszerrel szimuláltuk. Az aktomiozin motilitás pontosabb térbeli változásainak mérésére fluoreszcencia interferencia kontraszt (FLIC) mikroszkópia fejlesztését kezdtük meg. Az izommechanika organizmusban való mérésére speciális, AFM-alapú módszert dolgoztunk ki C. elegans rendszeren. A pályázat közvetlen támogatásával nyolc eredeti közlemény és egy könyvfejezet került publikálásra. | In our project we investigated the structure, dynamics, mechanics and interactions of cytoskeletal proteins mainly on muscle-derived molecular systems. The structure and nanomechanics of myosin thick filaments were explored by using atomic force microscopy (AFM). The mechanical stability of the Z-disc titin-anchoring complex was measured with single-molecule force spectroscopy. In order to measure the elasticity and force-driven structural changes in native titin molecules with high resolution, we developed a fast force-clamp optical tweezers apparatus. The structural dynamics of titin PEVK domain fragments was measured by using FRET spectroscopy. The structure and nanomechanical behavior of desmin intermediate filaments and protofibrils were also measured with AFM. For the simulation of the force versus extension of cardiac myosin-binding protein-C we used Monte-Carlo methods. To reveal greater spatial detail in the in vitro actomyosin motility we began developing a fluorescence interference contrast (FLIC) microscope system. In order to investigate the actomyosin mechanics within an organism, we developed a novel, AFM-based detection method based on C. elegans. With the direct support of the grant eight original papers and one book chapter were published.