One of the most powerful tools for studying proteins at molecular level is Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy. Throughout my undergraduate years, the first encounters with this technique were structural studies carried out on cyclopeptides probing the microenvironment of disulfide bonds. In parallel, I was introduced to intrinsically disordered proteins (IDP) in the form of mini proteins modeling the β-domain of the MEF2D transcription factor. With the hope for establishing a relationship between protein dynamics and function, these studies evolved over the PhD years to better understand the unexpected behavior of the MEF2D protein mutants. NMR relaxation, diffusion measurements, and chemical shift-based calculations were complemented by computational studies (molecular dynamics (MD) simulations). Nanoscale Differential Scanning Fluorometry (NanoDSF) measurements of our collaborators confirmed the oligomerization of one of the peptides, which process might be also essential to understand the biological function of these complex molecules. I have also participated in the development of NMR methods resulting in reduced measurement times and high-quality spectral data with enriched information. To this end, different experiments were combined in NOAH-type single and double BANGO NMR sequences. In addition, exceptionally rapid measurements without relaxation delays were achieved in the NO Relaxation Delay (NORD) spectroscopy. In minutes, complete correlation maps were obtained for small and medium-sized molecules, allowing their quick and unambiguous resonance assignment.

Az NMR spektroszkópia gyakran használt kísérleti eszköz a fehérjék molekuláris szintű vizsgálatában. Hallgatói éveim alatt találkoztam először ezzel a technikával, amikor diszulfidhidak mikrokörnyezetét modelleztük ciklikus peptidek szerkezetvizsgálatával. Ezzel párhuzamosan megismerkedtem a rendezetlen fehérjékkel is, a MEF2D transzkripciós faktor β-alegységét modelleztük mini-fehérjék formájában. Ezek a vizsgálatok adták az alapját a doktori éveimnek, folytattuk a munkát a szokatlan viselkedést mutató MEF2D mutánsokkal, annak reményében, hogy össze tudjuk kapcsolni a megfigyelt fehérjedinamika jelenségeket a kifejtett biológiai hatással. Az NMR relaxációs és diffúziós méréseket, illetve a kémiai eltolódás alapú számításokat in silico módszerekkel is kiegészítettük (molekuladinamika, MD). Nano differenciál pásztázó fluorimetria (Nano DSF) segítségével együttműködő partnerünk oligomerizációs folyamatot is bizonyított az egyik fehérje esetében, mely hozzájárulhat a komplex biológiai folyamatok értelmezéséhez. Részt vettem továbbá NMR módszerfejlesztésben is, melynek során nagy hatékonyságú NMR impulzusszekvenciákat hoztunk létre. Különböző kísérleteket fűztünk össze NOAH-típusú egy és két BANGO gerjesztési elemet tartalmazó szuperszekvenciákba. Továbbá relaxációs holtidő nélküli, gyors mérési módszert dolgoztunk ki (NO Relaxation Delay (NORD) spektroszkópia), mellyel kis és közepes méretű molekulák egyértelmű jelhozzárendeléséhez szükséges korrelációs térképekhez juthatunk.