AbstractProtein disulfide isomerases (PDIs) family members are essential for proper folding of proteins entering the secretory pathway. Studies of these remarkable enzymes have shown that PDIs catalyze the oxidation, reduction and isomeration of disulfide bonds in the endoplasmic reticulum (ER). PDIs are found and conserved in a wide range of species and are ubiquitously expressed.In all eukaryotes, the ER redox potential must be tightly controlled since a large fraction of proteins within the cell require disulfide-bond formation. How PDIA1 maintains a balance between oxidation and reduction remains an important open question. Previous studies have revealed the tendency of PDIA1 to dimerize, but little is known about the functional relevance of PDIA1 dimerization. Also a recent crystal structure of a dimeric form of human PDIA1 shows that the formation of dimers inhibits substrate binding and therefore may function as a mechanism to regulate PDIA1 activity in the ER. This thesis has found that PDIA1 dimerizes in vivo and proposes that the dimerization of PDIA1 has physiological relevance by auto-regulating its activity. This mechanism would allow the ER to maintain a balance between oxidation and reduction necessary for native disulfide formation. Another enzyme, PDILT, is a testis-specific PDI. PDILT shares a high sequence similarity (32% identity) with PDIA1. Previous studies suggest that they share the same mechanism for binding substrates, which is mediated by a highly conserved hydrophobic pocket. In this thesis, the crystal structure of the PDILT b'-domain is reported and reveals a hydrophobic pocket that contains interesting features for substrate binding. Structural studies of this new PDI-member will help to understand the important role that PDILT plays in the differentiation and maturation on spermatozoids. The study of ER protein folding in the testis may lead to the identification of proteins and pathways associated with male infertility. / Résumé Les membres de la famille des protéines disulfures isomérases (PDI) sont essentiels pour le repliement des protéines entrant dans les voies de sécrétion. Les études sur ces enzymes remarquables ont montré que les PDI catalysent l'oxydation, la réduction et l'isomérisation des liens disulfures dans le réticulum endoplasmique (RE). Les PDI sont présentes et conservées chez une large gamme d'espèces et sont exprimées de manière omniprésente.Chez tous les eukaryotes, le potential rédox du RE doit être contrôlé fermement puisqu'une grande fraction des protéines dans la cellule nécessite la formation de liens disulfures. Le mécanisme avec lequel la PDIA1 maintient un équilibre entre l'oxydation et la réduction reste une question importante ouverte. Des études précédentes ont révélé que la PDIA1 a tendance à se dimériser, mais on sait peu de choses sur la pertinence fonctionnelle de la dimérisation de la PDIA1. De plus, une structure cristalline récente d'une forme dimérique de la PDIA1 humaine montre que la formation des dimères inhibe la liaison au substrat et ainsi peut agir comme un mécanisme de régulation de l'activité de la PDIA1 dans le RE. Cette thèse a trouvé que la PDIA1 se dimérise in vivo et propose que la dimérisation de la PDIA1 a une pertinence physiologique en auto-régulant son activité. Ce mécanisme permettrait au RE de maintenir un équilibre entre l'oxydation et la réduction nécessaires pour la formation de liaisons disulfures natives.Une autre enzyme, la PDILT, est spécifique pour le testicule. La PDILT partage une similitude de séquence importante (32%) avec la PDIA1. Des études précédentes suggèrent qu'elles partagent le même mécanisme de liaison des substrats qui est médiée par une poche hydrophobe hautement conservée. Dans cette thèse, la structure cristalline du domaine b' de la PDILT est reportée et révèle une poche hydrophobe qui contient des caractéristiques intéressantes pour la liaison du substrat. Des études structurelles de ce nouveau membre de PDI aideront à comprendre le rôle important que joue la PDILT dans la différentiation et la maturation des spermatozoïdes. L'étude du repliement des protéines du RE dans le testicule pourrait mener à l'identification de protéines et voies associées à l'infertilité masculine.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.114530 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Bastos, Sara |
| Contributors | Kalle Burgess Gehring (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Biochemistry) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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