Interrogating protein-ligand interactions through structural mass spectrometry, computational simulations and biophysical techniques

Abstract

This thesis explores protein-lipid interactions of the regulatory protein Synaptotagmin-1 (Syt-1) and protein-ribonucleic acid (RNA) interactions of the turnip crinkle virus (TCV) coat protein p38. Lipid preferences and membrane interactions of Syt-1 were characterised using native mass spectrometry (MS), biophysical techniques and molecular dynamics simulations. The results suggest a significant role of negatively charged phospholipids for Syt-1 membrane interactions and reveal molecular details of lipid interactions of the Syt-1 C2A and C2B domains in the presence and absence of calcium. The structure of soluble p38 in the presence and absence of RNA was investigated using native MS, chemical cross-linking MS and computational docking. The results indicate that RNA binding prevents p38 subunit exchange and suggest a structural model. Overall, this thesis highlights the use of structural MS and computational simulations for characterising protein interactions.

Diese Arbeit betrachtet Protein-Lipid-Interaktionen des regulatorischen Proteins Synaptotagmin-1 (Syt-1) und Protein-Ribonukleinsäure (RNS)-Interaktionen des Turnip Crinkle Virus (TCV) Hüllproteins p38. Lipidpräferenzen und Membraninteraktionen von Syt-1 wurden mittels nativer Massenspektrometrie (MS), biophysikalischer Techniken und Molekulardynamik-Simulationen charakterisiert. Die Ergebnisse deuten auf eine wichtige Rolle negativ geladener Phospholipide hin und zeigen molekulare Details von Interaktionen der C2 Domänen von Syt-1 mit verschiedenen Membranen in An- und Abwesenheit von Calciumionen. Die RNA-Abhängigkeit der Struktur von p38 wurde mittels nativer MS, chemischem cross-linking gekoppelt mit MS und computergestütztem Docking untersucht. Es wurde gezeigt, dass RNSBindung den Austausch von p38-Untereinheiten verhindert und ein Strukturmodell vorgeschlagen. Insgesamt zeigt diese Arbeit den Nutzen von MS und Computersimulationen zur Charakterisierung von Proteininteraktionen.