Towards a breakthrough in applications of vibrational optical activity: an experimental study of the environmental effects on protein spectra

Datum: 20 november 2018

Locatie: Campus Groenenborger, V.008 - Groenenborgerlaan 171 - 2020 Antwerpen (route: UAntwerpen, Campus Groenenborger)

Tijdstip: 14.30 uur

Organisatie / co-organisatie: Departement Chemie

Promovendus: Evelien Van de Vondel

Promotor: Christian Johannessen & Wouter Herrebout

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Evelien Van de Vondel - Faculteit Wetenschappen, Departement Chemie



Abstract

In deze thesis werd getracht de mogelijke toepassingen van vibrationele optische activiteit (VOA) met betrekking tot de studie van biologische systemen, en dan voornamelijk het bepalen van structurele eigenschappen van eiwitten, uit te breiden. Tot op heden werden voornamelijk relatief simpele biologische systemen met VOA bestudeerd, waarbij bijvoorbeeld mengsels van verschillende chirale componenten vermeden werden. In een eerste project werd de gevoeligheid van ROA aangaande kleine structurele veranderingen van eiwitten in crowded omgevingen verkend, wat het begrip van het gedrag van intrinsically disordered proteins in fysiologische omstandigheden kan vergroten. Er werd aangetoond dat het structurele effect, geïnduceerd door de aanwezigheid van crowding agents en geïdentificeerd met behulp van ROA, afhankelijk is van het gebruikte crowding agent en zijn concentratie. Er werd dan ook gesuggereerd dat het effect van F70 op de structurele eigenschappen van dP-Acas een superpositie is van zowel het crowding effect, gelijkaardig aan het effect van D70, en een specifieke interactie, gelijkaardig aan het effect van sucrose. Er werd ook aangetoond dat ROA erg gevoelig is aan kleine structurele veranderingen, met behulp van een titratie met verschillende concentraties crowding agent. Het gebruik van een CID plot om gecompliceerde ROA data te interpreteren werd geïntroduceerd als hulpmiddel voor de onderzoeker, hem zo in staat stellende om individuele bijdragen aan het spectrum te isoleren. Bij dit soort analyse dient men steeds kritisch te werk te gaan.

Ten tweede werd er ook aangetoond dat VCD op niet-destructieve wijze gevoelig is aan de hogere structuurelementen van fibrillen. Zo werd aangetoond dat VCD gevoelig is aan de onderlinge alineëring en de lengte van fibrillen van alfa-synucleïne, onder andere door de manifestatie van een vergroot signaal. In een systematische studie met behulp van het KLVFF peptide en zijn gehalogeneerde derivaten werd een vergroot ROA signaal voor de eerste maal experimenteel geobserveerd. In tegenstelling tot wat de literatuur suggereerde, werd ook bepaald aan de hand van deze studie van de vergrote signalen in VOA hoogstwaarschijnlijk niet voortkomen in de structuur van de fibril architectuur, aangezien verschillende fibril architecturen tot een zelfde VCD signaal leidden. De resultaten suggereerden echter wel dat de aanwezigheid van een vergroot VCD spectrum een maatstaf kan zijn voor de directionele eigenschappen van de intermoleculaire bindingen, bv. de halogeenbinding voor de gepresenteerde data. Deze observatie suggereert dat VCD in staat is om gelijkenissen tussen fibrillen met verschillende architecturen op een moleculair niveau en op niet-destructieve wijze te identificeren.

Alle resultaten in deze thesis indiceren dus dat zowel ROA als VCD in staat zijn om complexe stalen te analyseren, en informatie te leveren die niet toegankelijk is voor andere technieken.



Link: http://www.uantwerpen.be/wetenschappen