U okviru ovog projekta istraživat će se raznolikost u evolucijski sačuvanoj porodici dipeptidil-peptidaza III (porodica metalopeptidaza M49, prema bazi Merops) karakterizacijom njihovih katalitičkih, strukturnih i dinamičkih svojstava.  Projekt će obuhvatiti šest dipeptidil-peptidaza III (DPP III): ljudsku, kvaščevu, tri bakterijska ortologa (iz ljudskog simbionta Bacteroides thetaiotaomicron, termofila Caldithrix abyssii oralnog patogena Porphyromonas gingivalis), te DPP III iz biljke Physcomitrella patens. DPP III djeluje na način da s N-kraja mnogih oligopeptida odcjepljuje dipeptide i tako doprinosi unutarstaničnom metabolizmu proteina, a sudjeluje i u endogenoj obrani  od oksidativnog stresa. Ljudska DPP III (h.DPP III) je povezana i s patološkim procesima stvaranja katarakte, tumorskog rasta i infekcije virusom gripe. Istraživanja na projektu trebala bi razjasniti da li je velika fleksibilnost koja je pokazana za h.DPP III, sačuvana i u ostalim enzimima porodice DPP III, te kako fleksibilnost korelira s funkcijom tih proteina. Također, ispitati će se submolekularne pojedinosti važne za stabilizaciju supstrata, a u slučaju h.DPP III istražit će se i mehanizam enzimske katalize. Otkrivanje ključnih interakcija između h.DPP III i proteina Keap1 (signalni put Nrf2-Keap1 je glavni regulator zaštitnog odgovora stanice na oksidativni i elektrofilni stres), te moguće korelacije između fleksibilnosti enzima i stabilnosti kompleksa DPP III, trebalo bi pomoći u razjašnjenju uloge h.DPP III u stanici. Biljna DPP III, za razliku od DPP III u drugim organizmima posjeduje tzv. «NUDIX» motiv. U projektu će se istražiti moguća dvojna aktivnost (peptidaze i NUDIX-hidrolaze) biljnog ortologa. Proučavanje DPP III  iz termofilne bakterije Caldithrix abyssi unaprijedit će znanje o termostabilnim proteinima, koje bi moglo biti od koristi u biotehnologiji. Za ostvarenje iskazanih ciljeva projekta primijenit će se multidisciplinarni pristup u kojem će metode molekularne biologije, biokemije i masene spektrometrije biti dopunjene bioinformatikom, makromolekularnom kristalografijom te molekulskim modeliranjem ((molekulsko dinamičke simulacije krupnog zrna (coarse-grained), molekulsko dinamičke simulacije simulacije svih atoma (all atom) te kvantno mehaničke/molekulsko mehaničke (QM/MM) metode.

OBJAVLJENI RADOVI:

13. I. Sabljić, M. Tomin, M. Matovina, I. Sučec, A. Tomašić Paić, A. Tomić, M. Abramić, S. Tomić: The first dipeptidyl peptidase III from a thermophile: Structural basis for thermal stability and reduced activity, PLOS ONE 13 (2018), e0192488.

12. Z. Karačić, Ž. Ban, P. Macheroux: A novel member of the dipeptidyl peptidase III family from Armillariella tabescens, Current Topics in Peptide & Protein Research 18 (2017), 41-48.

11. A. Hromić-Jahjefendić, N. Jajčanin Jozić, S. Kazazić, M. Grabar Branilović, Z. Karačić, J. Schrittwieser, K. Mohan Padmanabha Das, M. Tomin, M. Oberer, K. Gruber, M. Abramić, S. Tomić: A novel Porphyromonas gingivalis enzyme: An atypical dipeptidyl peptidase III with an ARM repeat domain, PLOS ONE 12 (2017), e0188915.

10. M. Matovina, D. Agić, M. Abramić, S. Matić, Z. Karačić, S. Tomić: New findings about human dipeptidyl peptidase III based on mutations found in cancer, RSC Adv. 7 (2017), 36326-36334.

9. M. Tomin, S. Tomić: Dynamic properties of dipeptidyl peptidase III from Bacteroides thetaiotaomicron and the structural basis for its substrate specificity – a computational study, Mol. Biosys. 13 (2017), 2407-2417.

8. J. Matić, F. Šupljika, N. Tir, P. Piotrowski, C. Schmuck, M. Abramić, I. Piantanida, S. Tomić: Guanidiniocarbonyl-pyrrole -aryl conjugates as inhibitors of human dipeptidyl peptidase III: combined experimental and computational study, RSC Adv. 6 (2016) 83044-83052.

7. M. Gundić, A. Tomić, R. C. Wade, M. Matovina, Z. Karačić, S. Kazazić, S. Tomić:  Human DPP III – Keap1 Interactions : A Combined Experimental And Computational study, Croatica Chemica Acta 89 (2016), 217-228.

6. A. Cvitešić, J. Makarević, I. Sabljić, M. Abramić: Novel dipeptidyl hydroxamic acids that inhibit human and bacterial dipeptidyl peptidase III, Journal of enzyme inhibition and medicinal chemistry 31 (2016), 1475-6366.

5. Z. Karačić, B. Vukelić, G. Ho, I. Jozić, I. Sučec, B. Salopek-Sondi, M. Kozlović, S. Brenner, J. Ludwig-Müller, M. Abramić: A novel plant enzyme with dual activity: an atypical Nudix hydrolase and a dipeptidyl peptidase III, Biological chemistry 398 (2017), 101-112.

4. D. Agić, H. Brkić, S. Tomić, Z. Karačić, M. Špoljarević, M. Lisjak, D. Bešlo, M. Abramić: Validation of flavonoids as potential dipeptidyl peptidase III inhibitors: experimental and computational approach, Chemical biology & drug design 89 (2017), 619-627.

3. A. Tomić, B. Kovačević, S. Tomić: Concerted nitrogen inversion and hydrogen bonding to Glu451 are responsible for protein-controlled suppression of the reverse reaction in the human DPP III, Physical Chemistry Chemical Physics 39 (2016), 1463-9076.

2. A. Tomić, M. Berynskyy, R. Wade, S. Tomić: Molecular simulations reveal that the long range fluctuations of human DPP III change upon ligand binding, Molecular biosystems 11 (2015) 3068-3080.

1. A. Tomić, S. Tomić: Hunting the human DPP III active conformation: combined thermodynamic and QM/MM calculations, Dalton transactions 43 (2014) 15503-15514.

SUDJELOVANJE NA KONGRESIMA:

1. S. Kazazić, M. Abramić, M. Tomin, D. Agić, Z. Karačić, S. Matić, S. Tomić: H/D exchange and MD simulation study of dipeptidyl peptidase III intrinsic dynamics and ligand binding, 19^th IUPAB and 11^th EBSA Congress, Edinburgh, Škotska, 2017. (postersko priopćenje)

2. S. Tomić, B. Kovačević, A. Tomić: Understanding h.DPP III mechanism - an aid in rationalization of the mutants (in)activity, 19^th IUPAB and 11^th EBSA Congress, Edinburgh, Škotska, 2017. (postersko priopćenje)

3. M. Tomin, S. Tomić: Computational study of dipeptidyl peptidase III from thermophile Caldithrix abyssi, Math/Chem/Comp, Dubrovnik, Hrvatska, 2017. (postersko priopćenje)

4. M. Tomin, S. Tomić, I. Sabljić: Conformational study of Bacteroides thetaiotaomicron dipeptidyl peptidase III, Simpozij studenata doktorskih studija PMF-a, Zagreb, Hrvatska, 2016. (postersko priopćenje)

5. M. Tomin, S. Tomić: Conformational study of Bacteroides thetaiotaomicron dipeptidyl peptidase III, International Conference on Biochemistry and Molecular Biology, Venecija, Italija, 2016. (predavanje)

6. M. Tomin, S. Tomić, I. Sabljić: Bacteroides thetaiotaomicron dipeptidyl peptidase III complexes with synthetic substrates, 3rd European Crystallography School, Bol, Hrvatska, 2016. (postersko priopćenje)

7. M. Tomin, S. Tomić, I. Sabljić: Conformational study of Bacteroides thetaiotaomicron dipeptidyl peptidase III, 29th European Crystallographic Meeting, Rovinj, Hrvatska, 2015. (postersko priopćenje)

8. Z. Karačić, M. Abramić: Characterization of plant dipeptidyl-peptidases III from Physcomitrella patens and Arabidopsis thaliana, FEBS3+ Meeting "Molecules of Life", Portorož, Slovenija, 2015. (postersko priopćenje)

9. Z. Karačić, B. Vukelić, G. Ho, I. Jozić, I. Sučec, B. Salopek-Sondi, M. Kozlović, S. Brenner, J. Ludwig-Müller, M. Abramić: A bifunctional plant enzyme: an isopentenyl diphosphate hydrolase fused to a dipeptidyl peptidase III, Novel Enzymes 2016, Groningen, Nizozemska, 2016. (postersko priopćenje)

10. Z. Karačić, I. Jozić, B. Vukelić, M. Kozlović, B. Salopek-Sondi, M. Abramić: Karakterizacija biljnih dipeptidil-peptidaza III s potencijalnom dualnom aktivnošću, Simpozij studenata doktorskih studija PMF-a, Zagreb, Hrvatska, 2016. (postersko priopćenje)

11. S. Tomić, A. Tomić: Ligand binding to the flexible metaloenzymes: protein dynamics and the active enzyme conformation, 10^th European Biophysical Congress, Dresden, Njemačka, 2015. (postersko priopćenje)

12. S. Tomić, S. Kazazić, M. Abramić, M. Tomin, D. Agić, Z. Karačić, M. Grabar-Branilović: H/D exchange and MD simulation study of dipeptidyl peptidase III intrinsic dynamics and ligand binding, 19th IUPAB and 11th EBSA Congress, Edinburgh, Škotska, 2017. (postersko priopćenje)

13. S. Tomić, B. Kovačević, A. Tomić, M. Matovina, Z. Karačić, S. Matić, M. Abramić, D. Agić: Understanding h.DPP III mechanism – an aid in rationalization of the mutants (in)activity, 19th IUPAB and 11th EBSA Congress, Edinburgh, Škotska, 2017. (postersko priopćenje)

14. S. Tomić, A. Tomić, M. Gundić: Influence of ligands and protein binding to structure and flexybility of human dipeptidyl peptidase III, International Conference on Biochemistry and Molecular Biology, Venecija, Italija, 2016. (predavanje)

15. S. Tomić: Understanding substrate recognition and function of human dipeptidyl peptidase III, Regional Biophysics Conference RBC2016, Trst, Italija, 2016. (pozvano predavanje)

16. S. Tomić: Long range fluctuations of human DPP III – influence of ligand binding, Karolinska Institutet, Huddinge, Švedska, 2015. (pozvano predavanje)

17. S. Matić, K. Gruber, S. Tomić: Combination of SAXS and molecular modeling in structure-function characterization of the plant DPP III orthologue, 7th Visegrad Symposium on Structural Systems Biology, Nove Hrady, Češka, 2017.

18. Z. Karačić, I. Pavlović, O. Novák, B. Salopek Sondi: Izopentenil-difosfat-fosfohidrolaza: Novi enzim metabolizma izoprenoida u biljaka?, Simpozij studenata doktorskih studija PMF-a , Zagreb, Hrvatska, 2018. (predavanje)

19. M. Tomin, S. Tomić: Mehanizam hidrolize peptidne veze na modelnom sustavu DPP III iz Bacteroides thetaiotaomicron, Simpozij studenata doktorskih studija PMF-a , Zagreb, Hrvatska, 2018. (postersko priopćenje)