Theoretical Aspects of Molecular Recognition

Molecular recognition is a key process in non-covalent interactions, which determines, among others, host-guest complexation, drug action and protein-protein interaction. A simple and attractive formulation is the lock-and-key analogy defining the host as a lock accommodating the guest as a key. We stress three major aspects of molecular recognition, determining both complementarity between host and guest and similarity within a group of guest molecules. These aspects are: steric, i.e. maximization of close contacts, electrostatic, i.e. maximization of electrostatic attraction between host and guest, as well as hydrophobic, i.e. avoiding hydrophobic hydration, which can be reached by the maximization of apolar contacts between interacting molecules. Some examples are presented from our laboratory: the complexes of acylaminoacyl peptidase with small peptides, the effect of heparin binding on inhibitory potency of C1- inhibitor as well as small-molecule ligand binding to prolyl oligopeptidase and calmodulin

A specificitás és gátlás szerkezeti alapjai az immunrendszer néhány fontos fehérjéjében = Structural basis of specificity and inhibition in some important proteins of the immune system

A komplementrendszer kezdeti proteázainak szerkezetét és tanulmányoztuk röntgen-krisztallográfával, specificitásuk és működésük során kialakuló kölcsönhatásaik atomi szintű jellemzése céljából. A fehérje kölcsönhatásokat a fehérjék egy szélesebb körén is jellemzzük kalmodulin, prolil-oligopeptidáz és acilpeptid-hidroláz szerkezetek segítségével. A MASP-1, MASP-2 és C1r komplement fehérjék esetén a komplexálatlan, komplexált és proenzim formák szerkezetének összehasonlítása volt a célunk. Meghatároztuk a MASP-1 aktív fragmentumának szerkezetét, amelyre jellemző széles szubsztrátkötő árok összefüggésben lehet a rokon komplement fehérjéknél szélesebb specificitásával. A C1r aktív katalitikus fragmentumának szerkezete alapján felülvizsgáltuk a C1r aktivációs mechanizmusát. A MASP-2 autoaktivációs komplexében és specifikus fehérje-inhibitorral alkotott komplexének szerkezetében a szerin proteázok kanonikus enzim/termék ill. enzim/szubsztrát kölcsönhatásain kívül kiterjedt kötőrégiók találhatók. A vizsgált enzimek szűk specificitása szempontjából fontos a kötőrégió kiterjedtsége, valamint a különböző komplexek képződésekor indukált konformáció változások-az enzim szerkezetének adaptálódása. | We studied structures of the early proteases of the complementusing crystallographic methods in order to characterize their specificity and interactions at atomic level. We used calmodulin, prolyl oligopeptidase and acylpeptide hydrolase strucutres for characterizing several aspects protein interactions. We studied the uncomplexed, complexed and proenzyme forms of MASP-1, MASP-2 and C1r. We solved the structure of the active fragment of MASP-1. The wide substrate binding groove characteristic to the structure is likely to be the structural basis of its specificity being wider than that of its related complement proteases. We revisited the autoactivation mechansim of C1r autoactivation, based on the structure of its active catalytic fragment. The structures of the autoactivation complex of MASP-2 and its complex with a specific serine-protease inhibitor revealed extended contact regions beyond the canonical enzyme/product and enzyme/inhibitor interactions. The extensions of the binding region and conformational adaptation of these enzymes are likely to be major bases of their narrow specificity

Editorial: State-of-the-art research on C1q and the classical complement pathway

International audienc

Crystallization and preliminary crystallographic analysis of dUTPase from the helper phage Φ11 of Staphylococcus aureus

Staphylococcus aureus superantigen-carrying pathogenicity islands (SaPIs) have a determinant role in spreading virulence genes among bacterial populations that constitute a major health hazard. Repressor (Stl) proteins are responsible for transcriptional regulation of pathogenicity island genes. Recently, a derepressing interaction between the repressor Stl SaPIbov1 with dUTPase from the Φ11 helper phage was suggested [Tormo-Mas et al. (2010). Nature 465, 779-782]. Towards elucidating the molecular mechanism of this interaction, this study reports expression, purification, and X-ray analysis of Φ11 dUTPase that contains a phage-specific polypeptide segment not present in other dUTPases. Crystals were obtained using the hanging-drop vapor-diffusion method at room temperature. Data were collected from one type of crystal to 2.98 Å resolution. The crystal of Φ11 dUTPase belonged to the cubic space group I23, with unit-cell parameters a=98.16 Å, α=β=γ= 90.00o

Ecology of the Acalypta species occurring in Hungary Insecta Heteroptera Tingidae data to the knowledge on the ground-living Heteroptera of Hungary, No 3

As a third part of a series of papers on the ground-living true bugs of Hungary, the species belonging to the lace bug genus Acalypta Westwood, 1840 (Insecta: Heteroptera: Tingidae) were studied. Extensive materials collected with Berlese funnels during about 20 years all over Hungary were identified. Based on these sporadic data of many years, faunistic notes are given on some Hungarian species. The seasonal occurrence of the species are discussed. The numbers of specimens of different Acalypta species collected in diverse plant communities are compared with multivariate methods. Materials collected with pitfall traps between 1979–1982 at Bugac, Kiskunság National Park were also processed. In this area, only A. marginata and A. gracilis occurred, both in great number. The temporal changes of the populations are discussed. Significant differences could be observed between the microhabitat distribution of the two species: both species occurred in very low number in traps placed out in patches colonized by dune-slack purple moorgrass meadow; Acalypta gracilis preferred distinctly the Pannonic dune open grassland patches; A. marginata occurred in almost equal number in Pannonic dune open grassland and in Pannonic sand puszta patches

Structure and mechanism of calmodulin binding to a signaling sphingolipid reveal new aspects of lipid-protein interactions.

Lipid-protein interactions are rarely characterized at a structural molecular level due to technical difficulties; however, the biological significance of understanding the mechanism of these interactions is outstanding. In this report, we provide mechanistic insight into the inhibitory complex formation of the lipid mediator sphingosylphosphorylcholine with calmodulin, the most central and ubiquitous regulator protein in calcium signaling. We applied crystallographic, thermodynamic, kinetic, and spectroscopic approaches using purified bovine calmodulin and bovine cerebral microsomal fraction to arrive at our conclusions. Here we present 1) a 1.6-Å resolution crystal structure of their complex, in which the sphingolipid occupies the conventional hydrophobic binding site on calmodulin; 2) a peculiar stoichiometry-dependent binding process: at low or high protein-to-lipid ratio calmodulin binds lipid micelles or a few lipid molecules in a compact globular conformation, respectively, and 3) evidence that the sphingolipid displaces calmodulin from its targets on cerebral microsomes. We have ascertained the specificity of the interaction using structurally related lipids as controls. Our observations reveal the structural basis of selective calmodulin inhibition by the sphingolipid. On the basis of the crystallographic and biophysical characterization of the calmodulin–sphingosylphosphorylcholine interaction, we propose a novel lipid-protein binding model, which might be applicable to other interactions as well

A decentralizált szivattyús energiatárolás lehetőségeinek GIS-alapú vizsgálata középhegységi környezetben, hazai mintaterületek alapján

Az időjárástól függően termelő napelemes és szélerőműves alkalmazások rohamos térnyerése szükségessé teszi az energiarendszer működtetésének újragondolását, ezen belül az energiatárolás különféle megoldásainak széles körű alkalmazását. Az e téren eddig elvégzett főleg műszaki szempontú hazai vizsgálatok meghatározóan a nagyobb, centralizált energiatároló rendszerek kialakítására fókuszáltak. Hipotézisünk szerint azonban a kisléptékű egységek létrehozása is megvalósítható lehet magyarországi körülmények között. Ezek jól illeszthetők volnának a térségi összefogással megvalósuló decentralizált energetikai megoldások, és ún. virtuális erőművek mellé, miközben az életciklusra vetített környezeti terhelésük is elfogadható mértékűnek tekinthető. Jelen kutatás fő célja az, hogy három hazai, döntően középhegységi mintaterület potenciálját térinformatikai módszerekkel térképezze fel a decentralizált szivattyús energiatárolás (SZET) szempontjából. A munka során 103 darab, összesen mintegy 1000 ha vízfelületű potenciális víztározó medencét sikerült azonosítani, ami nagyságrendileg 750 MWh villamos energia tárolását tenné lehetővé. Egy ilyen tárolási kapacitás a jelenleg működő összes hazai szélerőművet mintegy kilenc órán keresztül volna képes kiváltani átlagos szélsebesség és áramtermelés mellett