Krisztallográfiai Laboratórium

Galléria: Fehérjekrisztallográfia labor

Labor felelős: Dr. Harmat Veronika

Munkatársak: Dr. Dürvanger Zsolt, Bódy István, Hegedűs Csaba, Dr. Harmat Veronika, Simon Kevin Zsolt, Sulyok-Eiler Máté, Dr. Karancsiné Dr. Menyhárd Dóra, Dr. Kiss-Szemán Anna Júlia

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

  • ACWF: Amiloid fibril szerkezetek adatbázisa és számítógépes elemző eljárás

    Kidolgoztunk egy új számítógépes eljárást (ACWF, Amyloid Coordinate Wizard Fibril), amivel elemezhető és megjeleníthető az amiloid fibrillumok térszerkezete. A kidolgozott hierarchikus klaszterezési módszer lehetővé teszi a polimorfok szerkezeti családokba sorolását és a kórképspecifikus szerkezeti különbségek azonosítását. Az ívekkel tagolt béta-redős amiloid szerkezetben sztérikus cipzárak biztosítják az oldószerkizárását - ezekben a komplementer molekulafelszínek illeszkedésének mértékét, területét és egymásba ágyazottságát három paraméterrel jellemezték. A paraméterek segítségével azonosították a szerkezeti gócpontokat alkotó aminosavakat, amik minden szerkezeti családban eltérő mintázatot alkotnak. Ezzel a keretrendszerrel jobban megérthető, hogyan fejlődnek a molekuláris szintű kölcsönhatások komplex patogén formációkká, és hogyan változik a cipzár-régió lokálisan, miközben kompaktabb struktúrák jönnek létre az amiloidok érése során.
    A publikáció a Journal of Chemical Information and Modeling folyóiratban jelent meg. Az ACWF adatbázis és elemző progam elérhető Pymol pluginként, itt (link)

  • Intramolekuláris gátlás imidazol által védett szénhidrátok sav-katalizált hidrolízisében

    A tanulmány anomáliát fedez fel az 5,6-O-izopropilidén csoport savakkal katalizált hidrolízisében bizonyos D-glüko- és D-allofuranóz-származékokban, amelyek 3-O-imidazol-szulfonil részekkel összekapcsolt C3-epimerekhez kapcsolódnak. A fejlett modellezés feltárja, hogy a védőcsoportok közötti kölcsönhatások és a sztérikus hatások hogyan gátolják ezt a reakciót, új betekintést nyújtva a szénhidrátok kémiájába.

    Kép1

  • ACW: Adatbázis az oligopeptid amiloid szerkezetek kölcsöntás-mintázatainak vizsgálatához

    Az amiloidképző fehérjékben rövid szegmensek, amiloidogén régiók azonosíthatóak, amelyek képesek a nagy β-redő szendvics struktúrák kialakulását megindítani. Az önszerveződésük és amiloidogenicitásuk megértéséhez fontos lépés a β-redő kölcsönhatási felszíneinek szerkezeti elemzése. Kifejlesztettünk egy számítási eszközt (a PyMOL programmal használható ACW plugin), az amiloid oligopeptid kristályszerkezetek megjelenítésére és összehasonlító elemzésére, és a PDB-ből származó amiloid oligopeptidek adatbázisát vizsgáltuk vele. Eredményeink szerint a parallel β-redős szerkezetekben jobb az alak szerinti komplementaritás és a felszínek egymásba ágyazottsága is, ami összefüggésbe hozható a gyakoribb előfordulásukkal. Publikációnk a Journal of Chemical Information and Modeling folyóiratban jelent meg.

    Acw Highlights Fig

  • Nóvum TV: A valproát és meropenem közötti gyógyszerkölcsönhatás szerkezeti alapjának felderítése

    A Magyar Televízió Nóvum című tudományos magazinja riportot mutatott be krio-elektron mikroszkópiás módszerrel sikerre vitt kutatásainkról, amelyekben egy nem kívánt gyógyszerkölcsönhatás szerkezeti alapjaira világítottunk rá. (2024. október 21.)

  • ELTE-CrystalLAB: Interaktív laborbemutató a Kutatók Éjszakáján 2024-ben is

    2019, 2021 és 2023 után 2024-ben is interaktív laborbemutatót tartottunk a Kutatók Éjszakáján „Miről mesélnek a kristályok?” címmel. Az érdeklődők kristályokat növeszthettek, megismerkedhettek a kristályok érdekes optikai tulajdonságaival, rács- és atomi felépítésével és egyszerű diffrakciós kísérleteket végezhettek.

    Mirol Meselnek A Kristalyok Fig

  • Amiloidképző hexapeptidek

    Legújabb cikkünkben amiloidképző hexapeptideket vizsgáltunk oldat- és kristályos fázisban. Megmutattuk, hogy a kísérleti körülmények kis mértékű változtatásával rendkívül változatos amiloid szerkezetek hozhatók létre, ezáltal a kis méretű peptidekkel modellezhető az amiloidok körében hatalmas jelentősséggel bíró polimorfizmus.

  • 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

Közlemények

További Laboratóriumok