Krisztallográfiai Laboratórium

Galléria: Fehérjekrisztallográfia labor

Labor felelős: Dr. Harmat Veronika

Munkatársak: Dr. Harmat Veronika, Dr. Dürvanger Zsolt, Dr. Karancsiné Dr. Menyhárd Dóra, Dr. Kiss-Szemán Anna Júlia, Sulyok-Eiler Máté, Hegedűs Gergő, István Bódy, Berecz Kitti

Laboratóriumunkban fehérjék és fehérje-komplexek, valamint kismolekulás röntgenkrisztallográfiai vizsgálatot végzünk. Célunk a térszerkezet atomi szintű felderítésén keresztül egyes biológiai makromolekulák működésének és kölcsönhatásaiknak pontosabb megértése. Feladataink közé tartozik egyes szerves szintetikus, fémorganikus és bio-molekula fizikai-kémiai tulajdonságainak és térszerkezeti paramétereinek a felderítése, esetenkénti korrelációja. 2018-ban - két VEKOP pályázat példaértékű széles összefogása keretében - megvalósítottuk a krisztallográfiai műszerparkunk teljeskörű felújítását. Nyitott laboratóriumként az ELTE-CrystalLAB célkitűzése a kutatási igények minél szélesebb körének kiszolgálása. TTP Labtech Mosquito kristályosító robotunknak köszönhetően a kristályosító körülmények hatékony és automatizált előszűrését tudjuk megvalósítani akár vizesoldatok, akár lipid mezofázisok felhasználásával. A kristályosítási kísérletek kiértékelése a Formulatrix Rock Imager 2 félautomata mikroszkóppal történik. A kismolekulás és fehérjekrisztallográfiai méréseket és egyes kristályok in situ tesztelését Rigaku XtaLAB Synergy-R röntgendiffraktométerünkkel végezzük. A hazai készülékek közül a mi készülékünk rendelkezik a legnagyobb röntgensugár-intenzitással, így lehetővé téve a kristályok igen széles körének vizsgálatát.

*A VEKOP-2.3.3-15-2017-00018 és VEKOP-2-3-2-16-2017-00014 projektek keretében folyó kutatásokat az Európai Unió és Magyarország Kormánya támogatta az Európai Regionális Fejlesztési Alap hozzájárulásával.

Laboratórium hírei

  • Glükóz-homeosztázis peptidhormonok amiloid térszerkezete és reverzibilitásuk molekuláris alapja

    A hormon peptidek egy csoportja funkcionális amiloid rostok formájában tárolódik savas szekréciós vezikulákban, mielőtt a vérkeringésbe kerülve újra felvennék biológiailag aktív helikális térszerkezetüket. A Nature Communications-ben megjelent cikkben kifejtjük a pH-függő reverzibilis amiloidképződés molekuláris alapjait a glükagon családba tartozó gasztrointesztinális peptidek esetében. A cikket az MTA honlapja alapján több magyar online hírlap is ismerteti. [1, 2, 3]

  • Nagy affinitású kötődés egy flexibilis fehérje-fehérje komplexben: kalmodulin-melittin komplex szerkezetvizsgálata

    A kalmodulin és melittin kölcsönhatását elterjedten alkalmazzák új módszerek kidolgozásának teszt rendszereként, és referenciaként kalmodulin kölcsönhatásvizsgálatokban – azonban a komplex kölcsönhatási mintázatára vonatkozó eddigi tanulmányok ellentmondásos eredményre vezettek. Ennek a kölcsönhatásnak a feltérképezését tűztük ki célul. Krisztallográfiai vizsgálatokkal többféle kötődési módot azonosítottunk, MD szimulációkkal pedig bizonyítottuk, hogy ezek átalakulnak egymásba: „csúszkáló” kötődési móddal, cserélődő kölcsönhatásokkal valósul meg a nanomólos affinitású kötődés.
    A publikáció bekerült az „Editors' Pick Selection” válogatásba a Journal of Biological Cheimstry folyóiratnál.

  • Egy emlős szerin proteázt gátló karbapenem antibiotikum: az acilaminoacil peptidáz-meropenem komplex szerkezete

    Krio-elektronmikroszkópia segítségével meghatároztuk az emberi szervezetben is megtalálható, a fehérjék minőségbiztosítási folyamataiban jelentős szerepet játszó acilpeptid-hidroláz enzim modelljének szerkezetét. Legjobb tudomásunk szerint ez az első olyan szerkezetet, amiben
    egy antibiotikum (a meropenem) molekula teljes gátló hatást fejt ki egy emlős fehérjén.
    A közlemény a hét választása (Pick of the Week) lett és címlapra került.

    Eredményünk a Chemical Science-ben olvasható: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/SC/D2SC05520A

  • Az első emlős acilpeptid-hidroláz szerkezete

    Megoldottuk az első emlős eredetű acilaminoacil-peptidáz (AAP, vagy acilpeptid-hidroláz) szerkezetét krio-elektronmikroszkópiával, atomi felbontással.

    Vizsgálataink felfedték a szerin-proteázok egy lehetséges új szubsztrát-szelektáló mechanizmusát.
    Eredményeinket a Chemical Science folyóiratban publikáltuk: https://doi.org/10.1039/D2SC02276A

  • Röntgendiffrakciós adatgyűjtés szinkrotron sugárforrásoknál

    Az ESRF és BESSY európai szinrotronoknál végeztünk adatgyűjtést mikrofókusz sugárforrásoknál.

    Szinkr1

Közlemények

  • Veronika Harmat , Klarissza Domokos , Dóra K. Menyhárd , Anna Palló , Zoltán Szeltner , Ilona Szamosi , Tamás Beke , Gábor Náray-Szabó , László Polgár
    Structure and catalysis of acylamonoacyl peptidase: closed and open subunits of a dimer oligopeptidase
    Journal of Biological Chemistry 286:1987-1998. PMID: 21084296 | DOI: 10.1074/jbc.M110.169862 (2011) Kivonat
  • József Dobó , Veronika Harmat , László Beinrohr , Edina Sebestyén , Péter Závodszky , Péter Gál
    MASP-1, a Promiscuous Complement Protease: Structure of Its Catalytic Region Reveals the Basis of Its Broad Specificity
    J. Immunol. 183:1207-1214. (2009) Kivonat
  • József Kardos , Péter Závodszky , Yuji Goto , Gábor Náray-Szabó , László Gráf , Katalin Szilágyi , Orsolya Barabás , Anna Palló , Veronika Harmat , Péter Gál
    Revisiting the mechanism of the autoactivation of the complement protease C1r in the C1 complex: Structure of the active catalytic region of C1r
    Mol. Immunol. 45(6):1752-1760 (2008) Kivonat
  • András L. Kiss , Balázs Hornung , Krisztina Rádi , Zsolt Gengeliczki , Bálint Sztáray , Tünde Juhász , Zoltán Szeltner , Veronika Harmat , László Polgár
    The acylaminoacyl peptidase from Aeropyrum pernix K1 thought to be an exopeptidase displays endopeptidase activity
    J. Mol. Biol. 368: 509-520. (2007) Kivonat
  • László Beinrohr , Veronika Harmat , József Dobó , Zsolt Lörincz , Péter Gál , Péter Závodszky
    C1 inhibitor serpin domain structure reveals the likely mechanism of heparin potentiation and conformational disease
    J. Biol. Chem. 282: 21100-21109. (2007) Kivonat
  • Krisztián Fodor , Veronika Harmat , Csaba Hetényi , József Kardos , József Antal , András Perczel , András Patthy , Gergely Katona , László Gráf
    Extended intermolecular interactions in a serine protease canonical inhibitor complex account for strong and highly specific inhibition
    J. Mol. Biol. 350:156-169. (2005) Kivonat
  • István Horváth , Veronika Harmat , András Perczel , Villő Pálfi , László Nyitray , Attila Nagy , Emma Hlavanda , Gábor Náray-Szabó , Judit Ovádi
    The structure of the complex of calmodulin with KAR-2: a novel mode of binding explains the unique pharmacology of the drug
    J. Biol. Chem. 280(9):8266-8274. | PMID: 15596444 (2005) Kivonat
  • Márton Megyeri , Veronika Harmat , Balázs Major , Ádám Végh , Júlia Balczer , Dávid Héja , Katalin Szilágyi , Dániel Datz , Gábor Pál , Péter Závodszky , Péter Gál , József Dobó
    Quantitative characterization of the activation steps of Mannan-Binding Lectin (MBL)-Associated Serine Proteases (MASPs) points to the central role of MASP-1 in the initiation of the complement lectin pathway
    J Biol Chem 288(13):8922-8934. | DOI: 10.1074/jbc.M112.446500 | PMID: 23386610 (2013) Kivonat
  • Ibolya Leveles , Veronika Németh , Judit E. Szabó , Veronika Harmat , Kinga Nyíri , Ábris Ádám Bendes , Veronika Papp-Kádár , Imre Zagyva , Gergely Róna , Olivér Ozohanics , Károly Vékey , Judit Tóth , Beáta G. Vértessy
    Structure and enzymatic mechanism of a moonlighting dUTPase
    Acta Crystallogr D Biol Crystallogr. D69:2298-2308. | DOI: 10.1107/S0907444913021136 | PMID: 24311572 (2013) Kivonat
  • Péter Rapali , László Radnai , Dániel Süveges , Veronika Harmat , Ferenc Tölgyesi , Weixiao Y. Wahlgren , Gábor Pál
    Directed evolution reveals the binding motif preference of the LC8/DYNLL hub protein and predicts large numbers of novel binders in the human proteome
    PLoS One 6(4):e18818. | DOI: 10.1371/journal.pone.0018818 | PMID: 21533121 (2011) Kivonat
  • Ildikó Pécsi , Ibolya Leveles , Veronika Harmat , Beáta G. Vértessy , Judit Tóth
    Aromatic stacking between nucleobase and enzyme promotes phosphate ester hydrolysis in dUTPase
    Nucleic Acids Res. 38(20):7179-7186. | DOI: 10.1093/nar/gkq584 | PMID: 20601405 (2010) Kivonat
  • Károly Kánai , Péter Arányi , Zsolt Böcskei , György Ferenczy , Veronika Harmat , Kálmán Simon , Sándor Bátori , Gábor Náray-Szabó , István Hermecz
    Prolyl oligopeptidase inhibition by N-acyl-pro-pyrrolidine-type molecules
    J Med Chem. 51(23):7514-7522. | DOI: 10.1021/jm800944x | PMID: 19006380 (2008) Kivonat
  • Krisztián Fodor , Veronika Harmat , Richard Neutze , László Szilágyi , László Gráf , Gergely Katona
    Enzyme:substrate hydrogen bond shortening during the acylation phase of serine protease catalysis
    Biochemistry 45(7):2114-2121. | 10.1021/bi0517133 | PMID: 16475800 (2006) Kivonat
  • Péter Gál , Andrea Kocsis , Tünde Bián , Veronika Harmat , László Barna , Géza Ambrus , Barbara Végh , Robert B. Sim , Péter Závodszky , Gábor Náray-Szabó
    A true autoactivating enzyme. Structural insight into mannose-binding lectin-associated serine protease-2 activations
    J. Biol. Chem. 280(39):33435-33444. | PMID: 16040602 (2005) Kivonat
  • Veronika Harmat , Péter Gál , József Kardos , Katalin Szilágyi , Géza Ambrus , Gábor Náray-Szabó , Péter Závodszky
    The structure of MBL-associated serine protease-2 reveals that identical substrate specificities of C1s and MASP-2 are realized through different sets of enzyme-substrate interactions
    J. Mol. Biol. 342(5):1533-1546. | PMID: 15364579 (2004) Kivonat
  • Veronika Harmat , Zsolt Böcskei , Gábor Náray-Szabó , Imre Bata , Andrea S. Csutor , István Hermecz , Péter Arányi , Beáta Szabó , Károly Liliom , Beáta G. Vértessy
    A new potent calmodulin antagonist with arylalkylamine structure: crystallographic, spectroscopic and functional studies
    J. Mol. Biol. 297(3):747-755. | DOI: 10.1006/jmbi.2000.3607 | PMID: 10731425 (2000) Kivonat
  • Beáta G. Vértessy , Veronika Harmat , Gábor Náray-Szabó , Zsolt Böcskei , Ferenc Orosz , Judit Ovádi
    Simultaneous binding of drugs with different chemical structures to Ca2+-calmodulin: crystallographic and spectroscopic studies
    Biochemistry 37(44):15300-15310. | DOI: 10.1021/bi980795a | PMID: 9799490 (1998) Kivonat
  • Dóra K. Menyhárd , Zoltán Orgován , Zoltán Szeltner , Ilona Szamosi , Veronika Harmat
    Catalytically distinct states captured in a crystal lattice: the substrate-bound and scavenger states of acylaminoacyl peptidase and their implications for functionality
    Acta Crystallogr D Biol Crystallogr. 71(Pt 3):461-472. | DOI: 10.1107/S1399004714026819 | PMID: 25760596 (2015) Kivonat
  • Viktória Goldschmidt Gőz , István Pintér , Veronika Harmat , András Perczel
    Approaches to Pyranuronic beta-Sugar Amino Acid Building Blocks of Peptidosaccharide Foldamers
    Eur. J. Org. Chem. 355-361. DOI: 10.1002/ejoc.201701612 (2018) Kivonat
  • Tibor Pasinszki , Dániel Dzsotján , Győző György Lajgut , Veronika Harmat , Antal Csámpai , Andrea Bor , István Zupkó
    Synthesis, spectral- and theoretical study, x-ray analysis, and antiproliferative activity of 4,5-dihydrobenzoferroceno[1,2-d][1,2,3]selenadiazole and its benzo-fused analogue
    Journal of Organometallic Chemistry 863:70-76. | DOI: 10.1016/j.jorganchem.2018.03.031 (2018) Kivonat
  • Roland Szalay , Veronika Harmat , János Eőri , Gábor Pongor
    Strong influence of intramolecular Si⋯O proximity on reactivity: Systematic molecular structure, solvolysis, and mechanistic study of cyclic N-trimethylsilyl carboxamide derivatives
    Tetrahedron Letters 58(23):2186-2192. | DOI: 10.1016/j.tetlet.2017.04.057 (2017) Kivonat
  • V. Bugris , Cs. Dudás , B. Kutus , V. Harmat , K. Csankó , S. Brockhauser , I. Pálinkó , Peter Turner , P. Sipos
    Crystal and solution structures of calcium complexes relevant to problematic waste disposal: calcium gluconate and calcium isosaccharinate
    Acta Crystallographica Section B 598-609 | doi.org/10.1107/S2052520618013720 (2018) Kivonat
  • Anikó Angyal , András Demjén , Veronika Harmat , János Wölfling , László G. Puskás , Iván Kanizsai
    1,3-Dipolar Cycloaddition of Isatin-Derived Azomethine Ylides with 2H‐Azirines: Stereoselective Synthesis of 1,3- Diazaspiro[bicyclo[3.1.0]hexane]oxindoles
    The Journal of Organic Chemistry 4273-4281 DOI: 10.1021/acs.joc.9b00242 (2019) Kivonat
  • Valéria Bugris , Veronika Harmat , Györgyi Ferenc , Sándor Brockhauser , Ian Carmichael , Elspeth F. Garman
    Radiation-damage investigation of a DNA 16-mer
    Journal of Synchrotron Radiation 998-1009 doi.org/10.1107/S160057751900763X (2019) Kivonat
  • Zsolt Dürvanger , Veronika Harmat
    Structural Diversity in Calmodulin - Peptide Interactions
    Current Protein & Peptide Science 1102 - 1111 doi.org/10.2174/1389203720666190925101937 (2019) Kivonat
  • Anna J. Kiss-Szemán , Veronika Harmat , Dóra K. Menyhárd
    Achieving Functionality Through Modular Build-up: Structure and Size Selection of Serine Oligopeptidases
    Current Protein & Peptide Science 1089 - 1101 DOI:10.2174/1389203720666190925103339 (2019) Kivonat
  • Kinga Judit Fodor , Dániel Hutai , Tamás Jernei , Angéla Takács , Zsófia Szász , Máté Sulyok-Eiler , Veronika Harmat , Rita Oláh Szabó , Gitta Schlosser , Ferenc Hudecz , László Kőhidai , Antal Csámpai
    Novel Polycondensed Partly Saturated β-Carbolines Including Ferrocene Derivatives: Synthesis, DFT-Supported Structural Analysis, Mechanism of Some Diastereoselective Transformations and a Preliminary Study of their In Vitro Antiproliferative Effects
    Molecules 25(7), 1599 | doi: 10.3390/molecules25071599 (2020) Kivonat
  • Anita Kapros , Attila Balázs , Veronika Harmat , Adrienn Háló , Lívia Budai , István Pintér , Dóra K. Menyhárd , András Perczel
    Configuration‐Controlled Crystal and/or Gel Formation of Protected d‐Glucosamines Supported by Promiscuous Interaction Surfaces and a Conformationally Heterogeneous Solution State
    Chemistry—A European Journal 26 | doi.org/10.1002/chem.202000882 (2020) Kivonat
  • Anna J. Kiss-Szemán , Pál Stráner , Imre Jákli , Naoki Hosogi , Veronika Harmat , Dóra K. Menyhárd , András Perczel
    Cryo-EM structure of acylpeptide hydrolase reveals substrate selection by multimerization and a multi-state serine-protease triad
    Chemical Science DOI: 10.1039/d2sc02276a (2022) Kivonat
  • Anna J. Kiss-Szemán , Luca Takács , Zoltán Orgován , Pál Stráner , Imre Jákli , Gitta Schlosser , Simonas Masiulis , Veronika Harmat , Dóra K. Menyhárd , András Perczel
    A carbapenem antibiotic inhibiting a mammalian serine protease: structure of the acylaminoacyl peptidase–meropenem complex
    Chemical Science 13, 14264 - 14276 I DOI: 10.1039/D2SC05520A (2022) Kivonat
  • Zsolt Dürvanger , Eszter Boros , Zoltán Attila Nagy , Rózsa Hegedüs , Márton Megyeri , József Dobó , Péter Gál , Gitta Schlosser , Annamária F. Ángyán , Zoltán Gáspári , András Perczel , Veronika Harmat , Gábor Mező , Dóra K. Menyhárd , Gábor Pál
    Directed Evolution-Driven Increase of Structural Plasticity Is a Prerequisite for Binding the Complement Lectin Pathway Blocking MASP-Inhibitor Peptides
    ACS Chem. Biol. 17(4), 969–986 I DOI: 10.1021/acschembio.2c00114 (2022) Kivonat
  • Zoltán Attila Nagy , Dávid Héja , Dániel Bencze , Bence Kiss , Eszter Boros , Dávid Szakács , Krisztián Fodor , Matthias Wilmanns , Andrea Kocsis , József Dobó , Péter Gál , Veronika Harmat , Gábor Pál
    Synergy of protease-binding sites within the ecotin homodimer is crucial for inhibition of MASP enzymes and for blocking lectin pathway activation
    J. Biol. Chem. 298(6) 101985 I DOI: 10.1016/j.jbc.2022.101985 (2022) Kivonat
  • Kende Attila Béres , Zoltán Homonnay , Libor Kvitek , Zsolt Dürvanger , Martina Kubikova , Veronika Harmat , Fanni Szilágyi , Zsuzsanna Czégény , Péter Németh , Laura Bereczki , Vladimir M. Petruševski , Mátyás Pápai , Attila Farkas , László Kótai
    Thermally Induced Solid-Phase Quasi-Intramolecular Redox Reactions of [Hexakis(urea-O)iron(III)] Permanganate: An Easy Reaction Route to Prepare Potential (Fe,Mn)Ox Catalysts for CO2 Hydrogenation
    Inorg. Chem. 61(36), 14403–14418 I DOI: 10.1021/acs.inorgchem.2c02265 (2022) Kivonat
  • Kende Attila Béres , Zoltán Homonnay , Berta Barta Holló , Maria Gracheva , Vladimir M. Petruševski , Attila Farkas , Zsolt Dürvanger , László Kótai
    Synthesis, structure, and Mössbauer spectroscopic studies on the heat‑induced solid‑phase redox reactions of hexakis(urea‑O)iron(III) peroxodisulfate
    Journal of Materials Research 38, 1102–1118 I DOI: 10.1557/s43578-022-00794-w (2022) Kivonat
  • Zsolt Dürvanger , Tünde Juhász , Károly Liliom , Veronika Harmat
    Structures of calmodulin–melittin complexes show multiple binding modes lacking classical anchoring interactions
    J. Biol. Chem. 299(4): 104596 I DOI: 10.1016/j.jbc.2023.104596 (2023) Kivonat
  • Dániel Horváth , Zsolt Dürvanger , Dóra K. Menyhárd , Máté Sulyok-Eiler , Fruzsina Bencs , Gergő Gyulai , Péter Horváth , Nóra Taricska , András Perczel
    Polymorphic amyloid nanostructures of hormone peptides involved in glucose homeostasis display reversible amyloid formation
    Nature Communications 14, 4621 I https://doi.org/10.1038/s41467-023-40294-x (2023) Kivonat
  • Kende Attila Béres , Zoltán Homonnay , Laura Bereczki , Zsolt Dürvanger , Vladimir M. Petruševski , Attila Farkas , László Kótai
    Crystal Nanoarchitectonics and Characterization of the Octahedral Iron(III)–Nitrate Complexes with Isomer Dimethylurea Ligands
    Crystals 13(7), 1019 I DOI: https://doi.org/10.3390/cryst13071019 I ISSN 2073-4352 (2023) Kivonat
  • Kende Attila Béres , Fanni Szilágyi , Zoltán Homonnay , Zsolt Dürvanger , Laura Bereczki , László Trif , Vladimir M. Petruševski , Attila Farkas , Niloofar Bayat , László Kótai
    Structural, Spectroscopic, and Thermal Decomposition Features of [Carbonatotetraamminecobalt(III)] Iodide—Insight into the Simultaneous Solid-Phase Quasi-Intramolecular Redox Reactions
    Inorganics 11(2):68. I DOI: https://doi.org/10.3390/inorganics11020068 (2023) Kivonat

További Laboratóriumok