Myeloid cell leukemia 1 (MCL-1), an anti-apoptotic BCL-2 member, is active in the preservation of mitochondrial integrity during apoptosis. By collective data from nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and titration calorimetry, we revealed the selectivity of MCL-1 in binding BH3 ligands of interest to mammalian biology, and proved that the core domain of MCL-1 (cMCL-1) is necessary and sufficient for BH3 ligand binding. We characterized the in vitro protein-protein interaction between cMCL-1 and activated BID, which occurs in a very slow manner in solution but is otherwise similar to the interaction between cMCL-1 and BID-BH3 peptide. We also present the solution structure of complex cMCL-1:BID-BH3, which may greatly facilitate drug discovery studies of human tumor malignancies. BAK, a multi-region pro-apoptotic protein, directly mediates the mitochondrial outer membrane permeablization (MOMP). We completed a structural investigation of BAK by X-ray crystallography. We report two structures of BAK's homo-dimers, one zinc-mediated (cBAK) and one disulphide-bond-linked (cBAK-o). Their dimerizing sites locate closely at D160 and H164 in cBAK and C166 in cBAK-o, which allow them to compose a unique regulatory element to switch BAK's activity as suggested in mitochondria activity-testing assays. BAK is tightly regulated through protein-protein interactions by MCL-1. We characterize the conformational changes in BAK and MCL-1 using detergents to mimic the membrane environment, and studied their interaction in vitro. The non-ionic detergent IGEPAL and the zwitterionic detergent CHAPS have different effects on these two proteins, but both initiate the heterodimerization. The complex of MCL-1 and BAK can be disrupted by either a BID-BH3 peptide, which acts through binding to MCL-1, or a mutation in BH3 region of BAK (L78A), demonstrating the essential role of BAK's BH3 in its regulation by MCL-1. This thesis concludes with a hybrid model for BAK activation: / La protéine MCL-1 (Myeloid cell leukemia 1), qui appartient à la classe de protéines anti-apoptotiques BCL-2, joue un rôle dans le maintien de l'intégrité mitochondriale durant l'apoptose. Les résultats obtenus par résonance magnétique nucléaire (RMN) et par titrage calorimétrique, nous ont permis de mettre en évidence la sélectivité de la protéine MCL-1 pour les ligands mammifères d'interêt biologiques qui contiennent le motif BH3 et nous avons ainsi démontré que le domaine central du facteur MCL-1 (cMCL-1) est nécessaire et suffisant pour cette interaction. Nous avons caractérisé in vitro l'interaction entre le domaine cMCL-1 et le facteur activé BID; cette interaction se produit lentement en solution mais est similaire à celle observée entre le domaine cMCL-1 et le peptide BID-BH3. De plus nous avons résolu la structure du complexe cMCL-1:BID-BH3, qui est une cible potentielle qui pourrait être à la base d'un criblage d'une banque de petites molécules dans le cas de tumeurs humaines malignes. BAK, une protéine pro-apoptotic modulaire, permet la perméabilité de la membrane externe de la mitochondrie: ce mécanisme est dénommé MOMP pour the mitochondrial outer membrane permeablization. Nous avons accompli l'étude structurale de la protéine BAK par cristallographie et diffraction de rayons X. Nous présentons deux complexes de la protéine BAK: un homodimère lié par une molécule de zinc (cBAK) et une qui contient un pont disulfure (cBAK-o). Le site de dimérisation se situe proche des résidu D160 et H164 pour cBAK et C166 pour cBAK-o, ce qui leur confère un élément de régulation unique pour moduler l'activité de BAK comme suggéré dans des essais d'activité mitochondriale. La protéine BAK est finement régulée grâce à son interaction protéine-protéine avec MCL-1. Nous avons caractérisé les changements conformations des facteurs BAK et MCL-1 à l'aide de détergents pour modéliser un environnement m
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.95022 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Liu, Qian |
| 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 | Doctor of Philosophy (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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