The aim of my PhD project was to obtain new structural and functional insights useful to draw a more detailed overall picture of the [FeFe]-hydrogenase maturation machinery. Indeed, although during recent years advances have been made in the knowledge of this maturation pathway, significant gaps remain in the understanding of how this process occurs. In this context, my work has been developed in these topics: The resolution of the tridimensional crystal structure of HydF, the key protein of the [FeFe]-hydrogenase maturation system. The results and the analysis of the structure and its domains are contained in Chapter 1 of the thesis. The obtained informations have also opened up new scenarios that have led me to investigate further aspects of the HydF protein structure-function relationship, reported in the other two chapters. In the second Chapter I describe the work that has led to the characterization of the HydF FeS cluster binding pocket. In particular, we have analyzed the role, in the cluster coordination as well as in the hydrogenase activation, of two histidines present close to three cysteines all belonging to the highly conserved FeS cluster binding consensus sequence. Finally, in the last part of my PhD work (whose results are collected in Chapter 3) I focused my attention on the biochemical characterization of the interactions between HydF and the other components of the [FeFe]-hydrogenase maturation process, which are needed for the activity of HydF both as a scaffold and a FeS cluster carrier in this pathway. Moreover, I investigated the HydF GTPase properties, which had been previously shown to be essential for the [FeFe]-hydrogenase activation.

Lo scopo del mio progetto di dottorato è stato quello di ottenere nuove informazioni strutturali e funzionali nell’ambito dello studio del sistema di maturazione della [FeFe]-idrogenasi. Nonostante negli ultimi anni siano stati fatti dei passi avanti nella comprensione di questo pathway di maturazione, rimangono comunque molti elementi che devono essere chiariti per poter capire come avviene tale processo. A questo scopo il mio lavoro si è concentrato su questi argomeni di studio: La risoluzione della struttura tridimensionale di HydF, la proteina chiave del sistema di maturazione delle [FeFe]-idrogenasi. I risultati, e l’analisi della struttura e dei suoi domini, sono contenuti nel primo capitolo della tesi. Le informazioni ottenute hanno inoltre aperto nuovi scenari che mi hanno permesso di ipotizzare lo studio delle relazioni struttura-funzione della proteina HydF, che ho riportato negli altri due capitoli. Nel secondo capitolo ho riproposto il lavoro che ci ha permesso di caratterizzare il binding pocket del cluster FeS di HydF. In particolare abbiamo analizzato il ruolo nella coordinazione del cluster di due istidine presenti in prossimità delle tre cisteine conservate in tutti i dominii dei cluster FeS. Nell’ultima parte del mio lavoro (che è stato raccolto nel terzo capitolo) ho concentrato la mia attenzione nella caratterizzazione biochimica delle interazioni tra HydF e degli altri componenti del sistema di maturazione, e HydF ha un ruolo sia di scaffold che di carrier in questo sistema. Inoltre ho cercato di approfondire il ruolo di HydF come GTPasi, che era stato visto essere essenziale per l’attivazione della FeFe idrogenasi.

New insights into the [FeFe]-hydrogenase maturation pathway / Vallese, Francesca. - (2013 Jan 25).

New insights into the [FeFe]-hydrogenase maturation pathway

Vallese, Francesca
2013

Abstract

Lo scopo del mio progetto di dottorato è stato quello di ottenere nuove informazioni strutturali e funzionali nell’ambito dello studio del sistema di maturazione della [FeFe]-idrogenasi. Nonostante negli ultimi anni siano stati fatti dei passi avanti nella comprensione di questo pathway di maturazione, rimangono comunque molti elementi che devono essere chiariti per poter capire come avviene tale processo. A questo scopo il mio lavoro si è concentrato su questi argomeni di studio: La risoluzione della struttura tridimensionale di HydF, la proteina chiave del sistema di maturazione delle [FeFe]-idrogenasi. I risultati, e l’analisi della struttura e dei suoi domini, sono contenuti nel primo capitolo della tesi. Le informazioni ottenute hanno inoltre aperto nuovi scenari che mi hanno permesso di ipotizzare lo studio delle relazioni struttura-funzione della proteina HydF, che ho riportato negli altri due capitoli. Nel secondo capitolo ho riproposto il lavoro che ci ha permesso di caratterizzare il binding pocket del cluster FeS di HydF. In particolare abbiamo analizzato il ruolo nella coordinazione del cluster di due istidine presenti in prossimità delle tre cisteine conservate in tutti i dominii dei cluster FeS. Nell’ultima parte del mio lavoro (che è stato raccolto nel terzo capitolo) ho concentrato la mia attenzione nella caratterizzazione biochimica delle interazioni tra HydF e degli altri componenti del sistema di maturazione, e HydF ha un ruolo sia di scaffold che di carrier in questo sistema. Inoltre ho cercato di approfondire il ruolo di HydF come GTPasi, che era stato visto essere essenziale per l’attivazione della FeFe idrogenasi.
25-gen-2013
The aim of my PhD project was to obtain new structural and functional insights useful to draw a more detailed overall picture of the [FeFe]-hydrogenase maturation machinery. Indeed, although during recent years advances have been made in the knowledge of this maturation pathway, significant gaps remain in the understanding of how this process occurs. In this context, my work has been developed in these topics: The resolution of the tridimensional crystal structure of HydF, the key protein of the [FeFe]-hydrogenase maturation system. The results and the analysis of the structure and its domains are contained in Chapter 1 of the thesis. The obtained informations have also opened up new scenarios that have led me to investigate further aspects of the HydF protein structure-function relationship, reported in the other two chapters. In the second Chapter I describe the work that has led to the characterization of the HydF FeS cluster binding pocket. In particular, we have analyzed the role, in the cluster coordination as well as in the hydrogenase activation, of two histidines present close to three cysteines all belonging to the highly conserved FeS cluster binding consensus sequence. Finally, in the last part of my PhD work (whose results are collected in Chapter 3) I focused my attention on the biochemical characterization of the interactions between HydF and the other components of the [FeFe]-hydrogenase maturation process, which are needed for the activity of HydF both as a scaffold and a FeS cluster carrier in this pathway. Moreover, I investigated the HydF GTPase properties, which had been previously shown to be essential for the [FeFe]-hydrogenase activation.
HydF, FeS cluster, Hydrogenase, protein interactions, HydG, HydE, EPR
New insights into the [FeFe]-hydrogenase maturation pathway / Vallese, Francesca. - (2013 Jan 25).
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