Kutatási területek

I. Szerkezet, dinamika és funkció összefüggéseinek vizsgálata fehérjékben

Az NMR spektroszkópia a fehérje kölcsönhatások vizsgálatának hatékony eszköze. Előnye, hogy a molekuláris kölcsönhatásoknak mind a szerkezeti, mind a dinamikai aspektusát képes megvilágítani, és az általa nyert atomi-szintű információ összefüggésbe hozható makroszkopikusan mérhető termodinamikai és kinetikai paraméterekkel. A vizsgálatokat bioszintetikus úton előállított 15N (MW<7 kDa) és 13C/15N (MW=7-25 kDa) izotópdúsított fehérjéken végezzük.

  • kötőhelyek, kölcsönható felszínek feltérképezése
  • szerkezetmeghatározás
  • belső molekuláris mozgások és cserefolyamatok tanulmányozása
  • kémiai és hődenaturáció aminosavegység-szintű követése
  • membrán peptidek vizsgálata lipid kettősrétegben és membrán mimetikumokban

Témához kapcsolódó pályázat:

NKFI K 109035: „A ligandumkötődés mechanizmusának vizsgálata a humán epesav-kötő fehérjében”,

2014-2018

Kapcsolódó publikációk:

  1. O. Tőke (2022) Structural and dynamic determinants of molecular recognition in bile acid-binding proteins. Int. J. Mol. Sci. 23:505. https://doi.org/10.3390/ijms23010505
  2. Gy. Pálfy, D. K. Menyhárd, H. Ákontz-Kiss, I. Vida, Gy. Batta, O. Tőke, A. Perczel (2022) The importance of Mg2+-free state in nucleotide exchange of oncogenic K-Ras mutants. Chemistry – A European Journal, 28:e202201449.  https://doi.org/10.1002/chem.202201449.
  3. K. Kirsch, A. Zeke, O. Tőke, P. Sok, A. Sethi, A. Sebő, G. S. Kumar, P. Egri, Á. Póti, P. Gooley, W. Peti, I. Bento, A. Alexa, A. Reményi (2020) Nat Commun. 11:5769.  https://doi.org/10.1038/s41467-020-19582-3.
  4. G. Horváth, B. Balterer, A. Micsonai, J. Kardos, O. Tőke (2022) Multiple timescale dynamic analysis of functionally-impairing mutations in human ileal bile acid-binding protein. Int. J. Mol. Sci. 23:11346. https://doi.org/10.3390/ijms231911346.
  5. O. Tőke, K. Koprivanacz, L. Radnai, B. Merő, T. Juhász, K. Liliom, L. Buday (2021) Solution NMR structure of the SH3 domain of human caskin1 validates the lack of a typical peptide binding groove and supports a role in lipid mediator binding. Cells 10:173.  https://doi.org/10.3390/cells10010173.
  6. G. Horváth, O. Egyed, C. Tang, M. Kovács, A. Micsonai, J. Kardos, O. Tőke (2019) Ligand entry in human ileal bile acid-binding protein is mediated by histidine-protonation. Sci Rep. 9:4825. https://doi.org/10.1038/s41598-019-41180-7.
  7. B. Merő, L. Radnai, G. Gógl, O. Tőke, I. Leveles, K. Koprivanacz, B. Szeder, M. Dülk, G. Kudlik, V. Vas, A. Cserkaszky, S. Sipeki, L. Nyitray, B. G. Vértessy, L. Buday (2019) Structural insights into the tyrosine phosphorylation-mediated inhibition of SH3 domain-ligand interactions. J. Biol. Chem. 294:4608-4620.  https://doi.org/10.1074/jbc.RA118.004732.
  8. G. Horváth, L. Biczók, Z. Majer, M. Kovács, A. Micsonai, J. Kardos, O. Tőke (2017) Structural insight into a partially unfolded state preceding aggregation in an intracellular lipid-binding protein. FEBS Journal, 284:3637-3661.  https://doi.org/10.1111/febs.14264.
  9. G. Horváth, Á. Bencsura, Á. Simon Á, G. P. Tochtrop, G. T. DeKoster, D. F. Covey, D. P. Cistola, O. Tőke (2016) Structural determinants of ligand binding in the ternary complex of human ileal bile acid-binding protein with glycocholate and glycochenodeoxycholate obtained from solution NMR, FEBS Journal, 283:541-555.  https://doi.org/10.1111/febs.13610.
  10. G. Horváth, O. Egyed, O. Tőke (2014) Temperature dependence of backbone dynamics in human ileal bile acid-binding protein: Implications for the mechanism of ligand binding. Biochemistry, 53:5186-5198. https://doi.org/10.1021/bi500553f.

II. Polimer rendszerek vizsgálata

Természetes és szintetikus polimerek egyik legfontosabb vizsgálati eszköze az NMR spektroszkópia. Oldat- és szilárd fázisú NMR módszerek kombinációjával tanulmányozzuk a polimerek szerkezetét, a makroszkopikus tulajdonságokat befolyásoló intra- és intermolekuláris kölcsönhatásokat. Makromolekulák és kismolekulák közti kölcsönhatások szisztematikus feltérképezésével célkitűzésünk új típusú hatóanyag tartalmú mátrixok előállításának elősegítése.

  • polimereken végzett kémiai módosítások vizsgálata
  • polimerek, polimer elegyek méret meghatározása (DOSY NMR)
  • szilárd fázisú polimerek szerkezet meghatározása
  • intra- és intermolekuláris kölcsönhatások tanulmányozása szilárd fázisban
  • hatóanyag/mátrix rendszerek morfológiai tanulmányozása
  • lágy gélek vizsgálata

Témához kapcsolódó pályázat:

NKFI K 115939: „Intermolekuláris kölcsönhatások vizsgálata szabályozott hatóanyag-leadású rendszerekben”, 2015-2019

Kapcsolódó publikációk:

  1. E. Kovács, B. Balterer, N. A. Duc, Gy. Szarka, M. C. Owen, A. Domján, B. Iván (2023) Ring-opening metathesis polymerization and related olefin metathesis reactions in benzotrifluoride as an environmentally advantageous medium. Int. J. Mol. Sci. 24:671. doi: https://doi.org/10.3390/ijms24010671
  2. A. Bulátkó, A. Domján, J. Madarász, K. László (2022) Interactions in dopamine and indole loaded thermosensitive hydrogels seen by high sensitivity microDSC. Implications for drug delivery. J. Therm. Anal. & Calorim. 147:11909-11920.  https://doi.org/10.1007/s10973-022-11383-8.
  3. T. Stumphauser, G. Kasza, A. Domján, A. Wacha, Z. Varga, Y. Thomann, R. Thomann, B. Pásztói, T. M. Trötschler, B. Kerscher, R. Mülhaupt, B. Iván (2020) Nanoconfined crosslinked poly(ionic liquid)s with unprecedented selective swelling properties obtained by alkylation in nanophase-separated poly(1-vinylimidazole)-l-poly(tetrahydrofuran) conetworks. Polymers 12:2292. https://doi.org/10.3390/polym12102292
  4. A. Kazsoki, P. Szabó, A. Domján, A. Balázs, T. Bozó, M. Kellermayer, A. Farkas, D. Balogh-Weiser, B. Pinke, A. Darcsi, S. Béni, J. Madarász, L. Szente, R. Zelkó (2018) Microstructural distinction of electrospun nanofibrous drug delivery systems formulated with different excipients. Mol Pharm. 15:4214-4225.  https://doi.org/10.1021/acs.molpharmaceut.8b00646.
  5. M. Szabó, B. Berke, K. László, Z. Osváth, A. Domján (2017) Non-covalent interactions between poly(N-isopropylacrylamide) and small aromatic probe molecules studied by NMR spectroscopy. Eur. Polym. J. 93:750-760.  https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2017.03.032
  6. K. Nikowitz, A. Domján, K. Pintye-Hódi, G. Regdon Jr, (2016) Multivariate calibration of the degree of crystallinity in intact pellets by X-ray powder diffraction. Int. J. Pharmaceutics, 502:107-116. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2016.02.018

III. Szerves kémiai és anyagszerkezeti vizsgálatok

Természetes- és szintetikus szerves vegyületek szerkezet felderítése, konformációs analízise mellett NMR spektroszkópiai módszerek segítségével reakciómechanizmusokat, önszerveződő rendszereket, valamint különleges mechanikai és optikai sajátsággal rendelkező anyagok szerkezetét tanulmányozzuk. A hagyományos egy- és kétdimenziós NMR spektroszkópiai technikákat diffúziós és relaxációs NMR mérésekkel kiegészítve molekuláris kölcsönhatásokról, dinamikai folyamatokról tájékozódunk. Berendezésünkön az 1H, 13C, 15N, 31P mérések mellett lehetőség van 19F és exotikus magok (pl. 10B/11B, , 29Si, 207Pb) tanulmányozására.

Kapcsolódó publikációk:

  1. Zs. Miskolczy, M. Megyesi, G. Turczel, O. Tőke, L. Biczók (2023) Effect of inclusion in sulfobutylether-β-cyclodextrin on the rate of merocyanine-spirobenzopyran reversible photochromic transformations. Dyes and Pigments, 219:111611. https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2023.111611.
  2. B. L. Tóth, G. Sályi, A. Domján, O. Egyed. A. Bényei, Zs. Gonda, Z. Novák (2022) Z-Selective Fluoroalkenylation of (Hetero)Aromatic Systems by Iodonium Reagents in Palladium-Catalyzed Directed C−H Activation. Adv. Synth. & Catal. 364:348-354.  https://doi.org/10.1002/adsc.202101108.
  3. Sz. Varga, P. Angyal, G. Martin, O. Egyed, T. Holczbauer, T. Soós (2020) Total Syntheses of (-)-Minovincine and (-)-Aspidofractinine through a Sequence of Cascade Reactions. Angew. Chem. Int. Ed. 59:13547-13551.  https://doi.org/10.1002/anie.202004769.
  4. D. Fegyverneki, N. Kolozsvári, D. Molnár, O. Egyed, T. Holczbauer, T. Soós (2019)
  5. Size-Exclusion Borane Catalyzed Domino 1,3-Allylic/Reductive Ireland-Claisen Rearrangements. Impact of the Electronic and Structural Parameters on the 1,3-Allylic Shift Aptitude. Chemistry – A European Journal 25:2179-2183.  https://doi.org/10.1002/chem.201805208
  6. É. Dorkó, M. Szabó, B. Kótai, I. Pápai, A. Domján, T. Soós (2017) Expanding the Boundaries of Water-Tolerant Frustrated Lewis Pair Hydrogenation: Enhanced Back Strain in the Lewis Acid Enables the Reductive Amination of Carbonyls. Angew. Chem. – Int. Ed. 56:9512-9516. https://doi.org/10.1002/anie.201703591
  7. P. Baranyai, G. Marsi, Cs. Jobbágy, A. Domján, L. Olah, A. Deák (2015) Mechano-induced reversible colour and luminescence switching of a gold(I)-diphosphine complex. Dalton Trans. 44:13455-13459.  https://doi.org/10.1039/c5dt01795e

Együttműködések

  • MTA TTK SZKI, Organokatalízis Kutatócsoport
  • MTA TTK EI, Jelátviteli és Funkcionális Genomika Kutatócsoport
  • MTA TTK EI, Fehérje Interakció Kutatócsoport
  • MTA TTK EI, Sejtarchitektúra Kutatócsoport
  • MTA TTK AKI, Polimer Fizikai Kutatócsoport
  • MTA TTK AKI, Polimer Kémiai Kutatócsoport
  • MTA TTK AKI, Biológiai Nanokémiai Kutatócsoport
  • SZBK Enzimológiai Intézet és Pannon Egyetem, Nanotechnológia Tanszék
  • ELTE Szerves Kémia Tanszék; MTA-ELTE Peptidkémiai Kutatócsoport
  • ELTE Biokémia Tanszék, Fehérje Folding és Amiloid Csoport
  • ELTE Biokémia Tanszék, Motor Enzimológia Kutatócsoport
  • BME Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar, Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék
  • Szegedi Tudományegyetem, Gyógyszertechnológiai Intézet
  • Debreceni Egyetem Szerves Kémiai Tanszék
  • Karlsruhe Institute of Technology, Germany
  • Washington University School of Medicine, St. Louis, USA

Oktatási tevékenység

  • D. témavezetés (ELTE Kémia és Biológia Doktori Iskola)
  • Sc. témavezetés
  • nyári szakmai gyakorlat egyetemi hallgatóknak

Berendezések

Varian NMR System 600 MHz-es keskeny furatú NMR spektrométer, 40 csatornás térfinomítás, ötcsatornás rendszer hullámforma előállítással, DirectDrive(R) technológia, 100W és 800W 1H erősítők, Performa IV. pulzáló térgradiens egység XYZ gradienssel, szilárd NMR mérések kiegészítői (CP/MAS), 15N mérési frekvencia alatti detektálhatóság, 1H13C{15N-31P} tripla hangolható XYZ gradiens folyadék mérőfej, HFC inverz tripla mérőfej, HCN inverz tripla mérőfej, 15N-31P{1H-19F} széles sávú direkt detektálású gradiens folyadék mérőfej, 3.2mm és 6mm HXY Varian/Chemagnetics tripla hangolható szilárd MAS mérőfejek, hőmérséklet előkondícionáló egység.

Varian NMR System 400 MHz-es keskeny furatú NMR spektrométer, kétcsatornás rendszer, DirectDrive(R) technológia, pulzáló térgradiens egységgel, AutoX 5mm-es kettős direkt detektálású gradiens folyadék mérőfej, 5mm kettős széles sávú folyadék mérőfej,  szilárd NMR mérések kiegészítői (CP/MAS), 4.0mm T3 HX Varian/Chemagnetics MAS mérőfej, hőmérséklet előkondícionáló egység.

Vezető

Tőke Orsolya

Munkatársak