Title (eng)
Functional characterization of human DRP1
Parallel title (deu)
Funktionelle Charakterisierung des humanen DRP1
Author
Sandra Mayr
Advisor
Pavel Kovarik
Assessor
Gottfried Köhler
Andreas Hartig
Abstract (deu)
Das Ziel dieser Studie war die Charakterisierung des Proteins DRP1 (dynamin related protein 1), der Hauptfaktor bei der mitochondrialen Teilung, auf biochemischer und biophysikalischer Ebene.
Mitochondrien spielen unter anderem im Energiehaushalt, in der Apoptose und der Homöostase von Kalzium eine entscheidende Rolle. Um diese Funktionen zu erfüllen, teilen sie sich kontinuierlich und verschmelzen wieder. Dies ist besonders wichtig in Gewebe, das stark von der Energieversorgung durch diese Organellen abhängt, wie die Neuronen. Dieser dynamische Prozess wird von einer Gruppe von großen GTPasen ausgeführt, welche selbst zu höheren Oligomeren assemblieren. Zu den wichtigsten Vertretern im Menschen zählen DRP1 und die bei Verschmelzungsprozessen involvierten Proteine, OPA1 und Mitofusine.
Naturgemäß führt eine Funktionsstörung oder ein Fehler in der Regulation der mitochondrialen Dynamik zu degenerativen Krankheiten des Nervensystems wie zum Beispiel: Charcot-Marie-Tooth-Syndrom, Alzheimer-Krankheit, Parkinson-Krankheit und Chorea Huntington.
In der letztgenannten Störung führt eine erhöhte GTPase Aktivität von DRP1 zu einer übermäßigen Fragmentierung von Mitochondrien, welche in weiterer Folge das Absterben von Nervenzellen verursacht.
DRP1 spielt daher eine bedeutende Rolle bei der Suche nach Medikamenten gegen Chorea Huntington. Und aus eben diesem Grund ist die Aufklärung seiner Struktur nicht nur von großem, wissenschaftlichen Interesse sondern auch von bedeutender, klinischer Relevanz.
Diese Arbeit berichtet von der erfolgreichen Klonierung, Expression, Reinigung und Kristallisation des DRP1-Proteins, in welchem die GTPase Domäne mit der GED fusioniert wurde. Erste Untersuchungsergebnisse mittels Röntgenstrukturanalyse sind sehr vielversprechend und wir sind zuversichtlich, dass die Kristallstruktur von DRP1 in naher Zukunft gelöst wird.
Abstract (eng)
The aim of this study was the biochemical and biophysical characterization of human dynamin-related protein 1 (DRP1), the main mitochondrial division factor.
Mitochondria are considered to play a crucial role in energetic metabolism, apoptosis and calcium homeostasis. In oder to accomplish their functions, they undergo frequent fission and fusion, which is very important in tissues with high dependence on energy supply, such as neurons. Mitochondrial dynamics are mediated by a group of large, self-assembling GTPases; the most important in humans are DRP1 and fusion factors mitofusins and OPA1.
Obviously, dysfunction or misregulation of mitochondrial dynamics leads to neurodegenerative disorders like Charcot-Marie-Tooth disease, Alzheimer´s -, Parkinson´s - and Huntington´s disease.
In the last-mentioned disorder, elevated levels of GTPase activity of DRP1 have been shown to result in excessive mitochondrial fragmentation which causes neuronal cell death.
Thus, DRP1 might be a new target for drug design in treatment of this disease. Therefore solving its crystal structure is of high clinical relevance and great scientific interest.
Here we report the successful cloning, expression and crystallization of the DRP1 GTPase domain-GED fusion protein. Initial diffraction data are promising and we are confident that its crystal structure will be soon solved.
Keywords (eng)
Mitochondriafission and fusionlargeself-assembling GTPasesdynamin dynamin-related protein1
Keywords (deu)
MitochondrienTeilung und Verschmelzunggroße, selbst-assemblierende GTPaseDynaminDynamin-related protein1
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1285447
rdau:P60550 (deu)
90 S.
Number of pages
90
Association (deu)
Title (eng)
Functional characterization of human DRP1
Parallel title (deu)
Funktionelle Charakterisierung des humanen DRP1
Author
Sandra Mayr
Abstract (deu)
Das Ziel dieser Studie war die Charakterisierung des Proteins DRP1 (dynamin related protein 1), der Hauptfaktor bei der mitochondrialen Teilung, auf biochemischer und biophysikalischer Ebene.
Mitochondrien spielen unter anderem im Energiehaushalt, in der Apoptose und der Homöostase von Kalzium eine entscheidende Rolle. Um diese Funktionen zu erfüllen, teilen sie sich kontinuierlich und verschmelzen wieder. Dies ist besonders wichtig in Gewebe, das stark von der Energieversorgung durch diese Organellen abhängt, wie die Neuronen. Dieser dynamische Prozess wird von einer Gruppe von großen GTPasen ausgeführt, welche selbst zu höheren Oligomeren assemblieren. Zu den wichtigsten Vertretern im Menschen zählen DRP1 und die bei Verschmelzungsprozessen involvierten Proteine, OPA1 und Mitofusine.
Naturgemäß führt eine Funktionsstörung oder ein Fehler in der Regulation der mitochondrialen Dynamik zu degenerativen Krankheiten des Nervensystems wie zum Beispiel: Charcot-Marie-Tooth-Syndrom, Alzheimer-Krankheit, Parkinson-Krankheit und Chorea Huntington.
In der letztgenannten Störung führt eine erhöhte GTPase Aktivität von DRP1 zu einer übermäßigen Fragmentierung von Mitochondrien, welche in weiterer Folge das Absterben von Nervenzellen verursacht.
DRP1 spielt daher eine bedeutende Rolle bei der Suche nach Medikamenten gegen Chorea Huntington. Und aus eben diesem Grund ist die Aufklärung seiner Struktur nicht nur von großem, wissenschaftlichen Interesse sondern auch von bedeutender, klinischer Relevanz.
Diese Arbeit berichtet von der erfolgreichen Klonierung, Expression, Reinigung und Kristallisation des DRP1-Proteins, in welchem die GTPase Domäne mit der GED fusioniert wurde. Erste Untersuchungsergebnisse mittels Röntgenstrukturanalyse sind sehr vielversprechend und wir sind zuversichtlich, dass die Kristallstruktur von DRP1 in naher Zukunft gelöst wird.
Abstract (eng)
The aim of this study was the biochemical and biophysical characterization of human dynamin-related protein 1 (DRP1), the main mitochondrial division factor.
Mitochondria are considered to play a crucial role in energetic metabolism, apoptosis and calcium homeostasis. In oder to accomplish their functions, they undergo frequent fission and fusion, which is very important in tissues with high dependence on energy supply, such as neurons. Mitochondrial dynamics are mediated by a group of large, self-assembling GTPases; the most important in humans are DRP1 and fusion factors mitofusins and OPA1.
Obviously, dysfunction or misregulation of mitochondrial dynamics leads to neurodegenerative disorders like Charcot-Marie-Tooth disease, Alzheimer´s -, Parkinson´s - and Huntington´s disease.
In the last-mentioned disorder, elevated levels of GTPase activity of DRP1 have been shown to result in excessive mitochondrial fragmentation which causes neuronal cell death.
Thus, DRP1 might be a new target for drug design in treatment of this disease. Therefore solving its crystal structure is of high clinical relevance and great scientific interest.
Here we report the successful cloning, expression and crystallization of the DRP1 GTPase domain-GED fusion protein. Initial diffraction data are promising and we are confident that its crystal structure will be soon solved.
Keywords (eng)
Mitochondriafission and fusionlargeself-assembling GTPasesdynamin dynamin-related protein1
Keywords (deu)
MitochondrienTeilung und Verschmelzunggroße, selbst-assemblierende GTPaseDynaminDynamin-related protein1
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1285449
Number of pages
90
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