MSc Yashavanthi Niranjanin biokemian alaan kuuluva väitöskirja

Functional Characterization of the Kinase and Pseudokinase Domains in the Janus Tyrosine Kinase (JAK) 2 (JAK2-proteiinin kinaasi- ja pseudokinaasidomeenien toiminnallinen karakterisointi)

tarkastetaan 25.4.2014 klo 12 Tampereen yliopiston Finn-Medi 5:n auditoriossa, Biokatu 12, Tampere.

Vastaväittäjänä on dosentti Päivi Koskinen (Turun yliopisto). Kustoksena toimii professori Olli Silvennoinen.

JAK2-proteiinin kinaasi- ja pseudokinaasidomeenien toiminnallinen karakterisointi

Hematopoieesin eli verenmuodostuksen aikana liukoiset sytokiinimolekyylit säätelevät tarkasti solujen kasvua ja erilaistumista. Sytokiinit aktivoivat JAK/STAT-signaalinvälitysreitin, jolla on merkittävä rooli verisolujen kehityksessä. Sytokiinit ja JAK/STAT-reitti vaikuttavat myös immuunisolujen kehittymiseen ja toimintaan. Sytokiinien sitoutuminen solun pintareseptoreihin aktivoi JAK-proteiineja, jotka fosforyloivat reseptorin solunsisäisen osan tyrosiinitähteitä, joihin STAT-proteiinit sitoutuvat. JAKit fosforyloivat seuraavaksi STATit, jotka siirtyvät tumaan dimeereinä ja osallistuvat geenien ilmentymisen säätelyyn. JAK-proteiineilla on useasta domeenista (JH1-7) koostuva rakenne. JH1-domeenissa on katalyyttinen kinaasi- eli fosforylaatioaktiivisuus, JH2 on pseudokinaasidomeeni ja FERM ja SH2-domeenit (JH3-JH7) säätelevät mm. vuorovaikutusta reseptorin kanssa.

Janus-kinaasi 2 (JAK2) on JAK-proteiiniperheen jäsen, jolla on merkittävä rooli niin nisäkkäiden yksilönkehityksessä kuin myös sairauksissa. JAK2-proteiinin aktiivisuutta säädellään usealla tasolla, joista ensimmäinen on vuorovaikutus säätelymolekyylien kanssa. Toinen säätelyn taso on JAK2-proteiinin post-translationaaliset muokkaukset (mm. fosforylaatio). Lisäksi JAK2:n pseudokinaasidomeenilla (JH2) ja molekyylivuorovaikutuksia välittävällä FERM-osalla on aktiivisuutta sääteleviä vaikutuksia.

Väitöskirjatyön tavoitteena oli selvittää JAK2-proteiinin aktiivisuuden säätelyä post-translationaalisten muokkausten ja JH2-pseudokinaasidomeenin osalta, sekä tutkia JH1- ja JH2-domeenien ATP-sitomiskykyä. Lisäksi pyrittiin valottamaan JH2-domeeniin kohdistuvien patogeenisten mutaatioiden vaikutusmekanismia käyttäen esimerkkinä V617F-mutaatiota, joka on tyypillinen polysytemia vera -potilailla.

Jo ennestään on ollut tiedossa, että JH2-domeeni säätelee JAK2-proteiinin aktiivisuutta hillitsemällä sitä, mutta säätelyn mekanismi ei ole ollut selvillä. Vaikka JH2-domeenin aminohapposekvenssi on hyvin samankaltainen JH1-kinaasidomeenin kanssa, siitä puuttuu useita ratkaisevan tärkeinä pidettyjä aminohappoja ja siksi sen on oletettu olevan katalyyttisesti inaktiivinen. Kun JH2-domeenin toimintaa tutkittiin lähemmin, havaittiin että se on ennakko-oletuksista poiketen katalyyttisesti aktiivinen kinaasi. Lisäksi tunnistettiin kaksi fosforylaation kohdetta, aminohapot seriini-523 ja tyrosiini-570. JH1-domeenin havaittiin sitovan ATP:a tiukasti, ja tälle sitoutumiselle määritettiin dissosiaatiovakio (Kd). Tässä tutkimuksessa kehitettiin menetelmä, jolla on mahdollista tutkia minkä tahansa kinaasin ATP-sitomiskykyä. Tarkempi biokemiallinen karakterisointi suoritettiin JAK2-kinaasidomeeneille (JH1 ja JH2). Fosforylaatiokinetiikka, fosforylaatiomekanismi sekä kohdepeptidit määritettiin JH1- ja JH1–JH2-osille. JH2-domeenin mukanaolo vähensi JH1–JH2-osan ATP-sitomiskykyä kymmenkertaisesti, mikä vaikuttaa JAK2-aktiivisuuteen heikentävästi. V617F-mutaation havaittiin vaikuttavan fosforylaatiokinetiikkaan.

Väitöskirjatutkimuksen tulokset tuovat lisää tietoa JAK2-proteiinin säätelystä molekyylitasolla. Tulokset luovat biokemiallisen ja funktionaalisen perustan JAK2-proteiinin ATP-sitomiskykyyn kohdistuvien terapeuttisten sovellusten kehittämiselle.

                                               ******

Yashavanthi Niranjan on suorittanut MSc -tutkinnon Mysoren yliopistossa Intiassa.

Niranjan väitöskirja ilmestyy sarjassa Acta Universitatis Tamperensis; 1922, Tampere University Press, Tampere 2014. ISBN 978-951-44-9416-1, ISSN 1455-1616. Väitöskirja ilmestyy myös sähköisenä sarjassa Acta Electronica Universitatis Tamperensis; 1406, Tampere University Press 2014. ISBN 978-951-44-9417-8, ISSN 1456-954X.
http://tampub.uta.fi.

Väitöskirjan tilausosoite: Verkkokirjakauppa Granum, http://granum.uta.fi, tai e-mail: kirjamyynti@juvenes.fi.

Lisätietoja: Yashavanthi Niranjan, + 358 44 5259 630, yashavanthi.niranjan@uta.fi, yashu83@gmail.com