008240612s2023      us  |||||||||||||||c||eng  d
■001000016931887
■00520240214100322
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798379620974
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI30314205
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a574
■1001  ▼aBraxton,  Julian  Raymond.▼0(orcid)0000-0002-1170-5140
■24510▼aVisualizing  Dynamic  States  of  Human  Molecular  Chaperone  Complexes  by  High-Resolution  Cryo-EM▼h[electronic  resource]
■260    ▼a[S.l.]:▼bUniversity  of  California,  San  Francisco.  ▼c2023
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2023
■300    ▼a1  online  resource(184  p.)
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  84-12,  Section:  B.
■500    ▼aIncludes  supplementary  digital  materials.
■500    ▼aAdvisor:  Southworth,  Daniel.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  California,  San  Francisco,  2023.
■506    ▼aThis  item  must  not  be  sold  to  any  third  party  vendors.
■520    ▼aThe  maintenance  of  protein  homeostasis  (proteostasis)  is  essential  in  all  living  organisms  and  requires  a  robust  network  of  pro-folding  and  pro-degradation  factors.  Among  others,  proteostasis  machinery  includes  molecular  chaperones,  which  promote  the  folding  of  newly-synthesized  and  transiently  misfolded  proteins,  and  the  proteasome,  which  degrades  misfolded  or  otherwise  aberrant  proteins.  These  machines  frequently  exhibit  pronounced  conformational  variability  and  are  often  coupled  to  co-chaperones  and  adapter  proteins,  likely  to  accommodate  the  processing  of  diverse  substrates  and  enable  specific  cellular  functions.  While  decades  of  biochemistry  and  cell  biology  have  established  the  importance  of  these  systems,  direct  observation  of  these  macromolecular  complexes  in  functionally  relevant  states  has  only  recently  been  enabled  by  seminal  hardware  and  software  advancements  in  high-resolution  single-particle  cryo-electron  microscopy  (cryo-EM).  In  addition  to  making  routine  the  structure  determination  of  almost  any  macromolecule  of  interest,  this  technique  allows  for  the  classification  of  particles  based  on  compositional  and  conformational  variability,  and  is  thus  uniquely  suited  to  uncover  the  complicated  structural  dynamics  characteristic  of  most  proteostasis  machinery.  My  doctoral  work  has  focused  on  using  cryo-EM  to  visualize  challenging  targets  in  the  proteostasis  network,  with  an  emphasis  on  uncovering  rare  or  dynamic  states  central  to  the  understanding  of  these  machines.The  first  chapter  of  this  dissertation  reviews  how  the  structure  and  function  of  the  human  AAA+  segregase  p97/VCP  is  regulated  by  a  large  and  structurally  and  mechanistically  diverse  set  of  adapter  proteins  critical  for  its  function.  Mirroring  the  themes  of  my  doctoral  work,  we  establish that  single  particle  cryo-EM  has  begun  to  reveal  the  molecular  basis  for  many  p97-adapter  interactions,  and  suggest  that  this  technique,  coupled  with  advances  in  computational  structure  prediction  and  in  situ  structural  biology,  will  continue  to  play  an  important  role  in  advancing  understanding  of  this  essential  and  multifunctional  protein  complex.The  second  chapter  reports  high-resolution  cryo-EM  structures  of  p97  in  complex  with  UBXD1,  a  particularly  enigmatic  adapter  implicated  in  the  autophagic  clearance  of  damaged  organelles  and  other  functions.  We  show  that  UBXD1  binding  potently  inhibits  p97  ATPase  activity  and  structurally  remodels  p97  using  an  extensive  and  unprecedented  set  of  interactions.  These  interactions  split  the  stable  p97  hexamer  into  an  open  ring  conformation  that  potentially  enables  unique  modes  of  substrate  processing.The  third  chapter  describes  the  reaction  cycle  of  human  mitochondrial  heat  shock  protein  60  (mtHsp60),  a  conserved  molecular  chaperone  that  promotes  the  folding  of  proteins  in  the  mitochondrial  matrix.  Using  cryo-EM  image  processing  techniques  including  symmetry  expansion  and  focused  classification,  we  uncover  novel  conformations  of  this  dynamic  machine  that  provide  a  structural  rationale  for  the  simultaneous  substrate-  and  co-chaperone-binding  activity  observed  in  some  mtHsp60  intermediates.  These  results  likely  apply  to  all  mtHsp60  homologs.The  fourth  chapter  describes  how  the  human  20S  proteasome  is  remodeled  by  a  suboptimal  peptide  activator  derived  from  the  consensus  hydrophobic,  Tyr,  any  amino  acid  (HbYX)  sequence.  We  show  that  this  peptide  binds  in  multiple  conformations  in  the  20S  alpha  pockets,  inducing  a  radial  expansion  of  alpha  subunit  N-terminal  regions  that  are  on-pathway  to  complete  activation.  While  some  disordering  of  the  20S  gate  is  observed,  indicating  partial  activation,  it  appears  that  a  consensus  HbYX  sequence  is  necessary  to  completely  open  the  gate  and  allow  substrates  to  access  the  interior  proteolytic  active  sites.
■590    ▼aSchool  code:  0034.
■650  4▼aBiochemistry.
■650  4▼aChemistry.
■650  4▼aMolecular  biology.
■653    ▼aCryo-electron  microscopy
■653    ▼aHsp60
■653    ▼aMolecular  chaperones
■653    ▼aProteasome
■653    ▼aProteostasis
■690    ▼a0487
■690    ▼a0307
■690    ▼a0485
■71020▼aUniversity  of  California,  San  Francisco▼bChemistry  and  Chemical  Biology.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g84-12B.
■773    ▼tDissertation  Abstract  International
■790    ▼a0034
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2023
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T16931887▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.
■980    ▼a202402▼f2024