|
|
Světlem ovládané biomolekuly
Planer, Jakub ; Bartošík, Miroslav (oponent) ; Vácha,, Robert (oponent) ; Kulhánek, Petr (vedoucí práce)
Tato práce je zaměřena na molekulárně dynamické simulace umělého fotocitlivého iontového kanálu a AFM hrotu. Při sestavování modelu iontového kanálu byly použity DFT metody pro reparametrizaci silového pole GAFF popisující přemostěný azobenzen, který sloužil jako světlem ovládaný molekulární přepínač, a pomocí simulací jsme prokázali, že námi vyvinuté parametry vhodně popisují chování sestaveného modelu iontového kanálu v lipidové dvouvrstvě. Dále jsme sestavili model AFM hrotu a pomocí molekulární dynamiky pozorovali vznik vodního menisku mezi hrotem a podložkou z -křemene. Přínosem této práce je soubor nových parametrů opravující silové pole GAFF pro správný popis přemostěného azobenzenu, ověření funkčnosti modelu navrhnutého iontového kanálu a vytvoření funkčního modelu AFM hrotu, na kterém je možno dále studovat vznik vodního menisku.
|
|
|
Role glykosylace ionotropních glutamátových receptorů v savčích neuronech
Danačíková, Šárka ; Horák, Martin (vedoucí práce) ; Kriška, Ján (oponent)
Glutamát je nejvíce zastoupeným excitačním neuropřenašečem v centrální nervové soustavě savců. Existují dva typy glutamátových receptorů, ionotropní a metabotropní, které se nacházejí v excitačních synapsích savců. Práce je zaměřena na ionotropní glutamátové receptory, které mají klíčovou roli v procesech učení a paměti. Hlavní subtypy ionotropních glutamátových receptorů byly označeny podle svých specifických agonistů: α-amino-3- hydroxy-5-methyl-4-isoxazolpropionové kyseliny (AMPA), N-methyl-D-aspartátu (NMDA) a kainátu. Všechny typy ionotropních glutamátových receptorů, které se skládají do formy tetramerů, obsahují mnoho glykosylačních míst, které mohou být modifikovány glykany nebo monosacharidy. Glykany a monosacharidy navázané na receptory regulují klíčové procesy jako je skládání podjednotek, transport na buněčný povrch nebo funkce receptorů. Bylo zjištěno, že abnormální glykosylace ionotropních glutamátových receptorů může mít význam v rozvoji neurologických a psychiatrických poruch jako je například schizofrenie. Tudíž porozumění molekulárním mechanismům, které se podílejí na regulaci glykosylace ionotropních glutamátových receptorů, může mít význam pro vývoj nových způsobů léčby pacientů se změněnou funkcí glutamátergních synapsí v centrální nervové soustavě.
|
|
|
Functional and structural study of thermally activated TRP ion channels: The role evolutionarily conserved motifs in the TRPA1 modulation
Kádková, Anna ; Vlachová, Viktorie (vedoucí práce) ; Hudeček, Jiří (oponent) ; Obšilová, Veronika (oponent)
Ankyrinový receptor TRPA1 je iontový kanál exprimovaný převážně na primárních aferentních senzorických neuronech, kde působí jako polymodální senzor pro bolestivé a dráždivé podněty. Kromě chemických látek (např. isothiokyanáty, skořicový aldehyd a jeho deriváty, akrolein, menthol) může být aktivován chladem, depolarizací membránového potenciálu nebo vápenatými ionty z intracelulární strany. Iontový kanál TRPA1 je homotetramerem podjednotek, jež jsou topologicky uspořádány do transmembránové oblasti a cytoplazmaticky orientovaných N- a C-konců. Transmembránová oblast je tvořena šesti alfa-helixy propojenými intra- a extracelulárními kličkami. N-konec receptoru se vyznačuje přítomností 16 až 17 ankyrinových repetic (AR), zatímco C-konec je výrazně kratší a má převážně helikální strukturu. Přesná struktura TRPA1 byla částečně rozřešena roku 2015 pomocí kryo-elektronové mikroskopie, avšak funkční úloha jednotlivých oblastí v polymodální aktivaci receptoru není prozatím plně objasněna. Předkládaná disertační práce se zabývá úlohou mezidruhově konzervovaných strukturních a sekvenčních motivů v cytoplazmatických koncích a v S4-S5 oblasti TRPA1 v napěťové a chemické citlivosti receptoru. Pomocí homologního modelování, molekulárně-dynamických simulací, bodové mutageneze a elektrofyziologických technik bylo...
|
|
|
Functional and pharmacological properties of GluN1/GluN2 and GluN1/GluN3 subtypes of NMDA receptors
Kolcheva, Marharyta ; Horák, Martin (vedoucí práce) ; Bohačiaková, Dáša (oponent) ; Balaštík, Martin (oponent)
(CZ) N-methyl-D-aspartátové receptory (NMDAR) jsou ionotropní glutamátové receptory, které hrají klíčovou roli v excitačním synaptickém přenosu v centrálním nervovém systému (CNS) savců. Zvýšená ale i snížená aktivita NMDAR může způsobit široké spektrum patologických stavů a psychiatrických poruch jako například Alzheimerovu chorobu, Parkinsonovu chorobu, Huntingtonovu chorobu, epilepsii nebo schizofrenii. NMDAR tvoří heterotetramerní komplexy složené z podjednotek GluN1, GluN2(A-D) a/nebo GluN3(A, B). Různé podtypy NMDAR mohou mít rozdílný vliv na patogenezi onemocnění, a proto je zásadní zkoumat specifickou roli jednotlivých podjednotek v regulaci normálního fungování NMDAR. Regulace NMDAR probíhá na různých úrovních, od raného zpracování, včetně syntézy, sestavení, kontroly kvality v endoplazmatickém retikulu (ER) a přesunu na povrch buňky až po internalizaci, recyklaci a degradaci receptoru. V této disertační práci jsme se zaměřili především na určení role extracelulárních a transmembránových oblastí různých podtypů NMDAR na regulaci jejich funkce. Konkrétně jsme pomocí elektrofyziologických a mikroskopických metod na buňkách HEK293 a kultivovaných hipokampálních neuronech zkoumali: (i) vliv N- glykosylace a různých lektinů na regulaci funkčních vlastností receptorů GluN1/GluN3; (ii) vliv...
|
|
|
Vývoj modelového systému pro studium transportu chloridových iontů u buněk plicního epitelu pacientů trpících cystickou fibrosou
Pecková, Kateřina ; Bořek Dohalská, Lucie (vedoucí práce) ; Kubíčková, Božena (oponent)
U onemocnění zvaného cystická fibróza dochází k narušení fungování proteinu CFTR, jehož hlavní funkcí je transport chloridových iontů z buňky. Stanovení schopnosti CFTR kanálu transportovat chloridové ionty je považováno za jediný způsob, jak stanovit jeho aktivitu. V této práci byl transport chloridových iontů prostřednictvím CFTR kanálu studován u buněčných linií plicního epitelu zdravých pacientů (NuLi-1) a pacientů trpících cystickou fibrózou (CuFi-1). Pro studium byla vybrána a optimalizována metoda fluorescenčního značení za použití fluorescenčního barviva N- (ethoxycarbonylmethyl)-6-methoxychinolinu (MQAE), které poskytuje fluorescenci v modré oblasti spektra a je nejcitlivější fluorescenční sloučeninou vůči chloridovým iontům, která byla doposud navržena. V rámci vývoje optimální metody byly pomocí fluorescenčního značení testovány dva způsoby měření transportu chloridových iontů a to stanovení jejich množství uvolněných buňkou do pufru obsahujícího MQAE a stanovení jejich množství v buňce přímo obarvené MQAE. Druhé stanovení se ukázalo jako vhodnější a reprodukovatelnější metoda pro prokázání transportu chloridových iontů. Zároveň byl sledován vliv sloučeniny forskolinu, která zvyšuje intracelulární koncentraci cAMP a tím urychluje otevírání CFTR kanálu, díky čemuž může být ověřeno, zda...
|
|
|
Spontánní vápníková propustnost iontového kanálu P2X receptoru po záměně konzervovaného tyrosinu v 1 . transmembránové doméně
Rupert, Marian ; Zemková, Hana (vedoucí práce) ; Balík, Aleš (oponent)
Purinergní P2X receptory jsou membránové iontové kanály, které jsou aktivované extracelulárním ATP. U obratlovců kóduje podjednotky P2X receptorů sedm genů. Podjednotky, označované P2X1 - 7, mají 40 - 50 % shodných aminokyselinových sekvencí. P2X receptory se skládají ze tří podjednotek a ve tkáních obratlovců se vyskytují jako homo- nebo heterotrimery. P2X receptory mají v organismu širokou distribuci, funkční receptory byly nalezeny v neuronech, gliových buňkách, svalových buňkách a také v neexcitabilních tkáních, jako jsou epitely, endotely a hemopoietické tkáně. Purinergní signalizace má významnou úlohu v přenosu bolesti, při poranění CNS a v imunitních procesech. Podjednotka P2X receptoru se skládá ze dvou transmembránových domén, extracelulární domény a intracelulárních N- a C- konců. Každá transmembránová doména obsahuje dvě aminokyseliny konzervované napříč všemi P2X podjednotkami. V první transmembránové doméně receptoru P2X2 jsou to Gly30 a Tyr43 . V předchozích experimentech bylo elektrofyziologickými měřeními prokázáno, že u receptoru P2X2 po záměně konzervovaného Tyr43 v první transmembránové doméně za alanin dochází k prodloužení doby deaktivace iontového kanálu po odmytí agonisty. Tato práce je zaměřena na objasnění role konzervovaného tyrozinu v procesu otvírání a zavírání iontového...
|
|
|
Regulace transportu NMDA receptorů v savčích neuronech
Hemelíková, Katarína ; Horák, Martin (vedoucí práce) ; Novotný, Jiří (oponent) ; Valeš, Karel (oponent)
N-methyl-D-aspartátové (NMDA) receptory řadíme mezi ionotropní glutamátové receptory ovlivňující excitační synaptický přenos a synaptickou plasticitu v centrálním nervovém systému (CNS) savců. Aktivace NMDA receptorů hraje klíčovou roli ve vývoji mozku nebo při formování paměti. Abnormální regulace NMDA receptorů je jedna z hlavních příčin vzniku různých neurologických a psychiatrických onemocnění. NMDA receptory vytvářejí heterotetramerní komplexy složené z GluN1, GluN2(A-D) a/nebo GluN3(A a B) podjednotek. Povrchová exprese NMDA receptorů je regulovaná na mnoha úrovních, včetně zpracování a kontroly v endoplazmatickém retikulu (ER), intracelulárního transportu přes Golgiho aparát (GA), internalizace, recyklace a následné degradace. NMDA receptory jsou na úrovni časného transportu regulovány: volnou dostupností GluN podjednotek v ER, přítomností ER- retenčního a exportního signálu a posttranslačními modifikacemi, včetně fosforylace a palmitoylace. Avšak role N-glykosylace v regulaci transportu NMDA receptorů dosud nebyla plně objasněna. Cílem této práce proto bylo objasnění mechanismů regulace povrchové exprese a funkčních vlastností NMDA receptorů. V předložené práci jsme použili kombinaci nejmodernějších metod z oblasti molekulární biologie, mikroskopie, biochemie a elektrofyziologie. Rovněž...
|
|
|
Molekulární mechanizmy aktivace a modulace TRPV3 receptoru
Chvojka, Štěpán ; Vlachová, Viktorie (vedoucí práce) ; Novotný, Jiří (oponent)
TRPV3 receptor je teplotně citlivý iontový kanál patřící do rodiny TRP (transient receptor potential) vaniloidních receptorů. Tento kanál je exprimován v keratinocytech kůže, kde se společně s receptorem pro epidermální růstový faktor (EGFR) podílí na růstu a morfogenezi chlupů, tvorbě kožní bariéry, detekci teplotních změn, vzniku bolesti a pruritu. TRPV3 je aktivován řadou rostlinných produktů, jako je karvakrol z oregána, tymol z tymiánu nebo eugenol z hřebíčku. Jeho unikátní vlastností je senzitizace, postupné zvyšování proudové odpovědi při opakované aplikaci agonisty, molekulární podstata tohoto děje však není dosud objasněna. Jednou ze zvažovaných možností je přímá fosforylace TRPV3 proteinu prostřednictvím signální dráhy zahrnující EGFR a mitogenem aktivovanou protein kinázu MAPK1/MAPK3 (také zvanou ERK2/ERK1). V předložené diplomové práci jsme pomocí elektrofyziologické techniky patch-clamp zjišťovali, zda senzitizace TRPV3 receptoru exprimovaného v buněčné linii lidských imortalizovaných keratinocytů může být ovlivněna mutacemi na predikovaných konsensuálních místech pro fosforylaci MAPK1/MAPK3. Z osmi testovaných mutantů, ve kterých byl zaměněn treonin nebo serin za kyselinu asparagovou mimikující fosforylaci, jsme určili 6 míst, jejichž mutace ovlivnila alespoň jeden z testovaných...
|
|
|
Strukturální podstata mezidruhových rozdílů v aktivaci TRPA1 receptoru
Synytsya, Viktor ; Šulc, Miroslav (vedoucí práce) ; Hudeček, Jiří (oponent)
Ankyrinový receptor TRPA1 je excitační iontový kanál, který zajišťuje převod nocicepčních podnětů na primárních aferentních senzorických neuronech u savců i nižších organismů. Současný výzkum strukturních a funkčních vlastností TRPA1 přináší stále více důležitých poznatků o struktuře a funkci tohoto receptoru, významné mezidruhové rozdíly však často znemožňují jejich přímé porovnání. Naproti tomu, tyto mezidruhové rozdíly mohou být hlavním vodítkem pro identifikaci významných funkčních domén. Cílem práce je zpracovat souhrnný přehled současných poznatků o funkčních a strukturních vlastnostech lidského TRPA1 receptoru a charakterizovat hlavní rozdíly, kterými se liší od jiných orthologů TRPA1 u různých živočišných druhů. Experimentální část se zaměřuje na porovnání aktivačních vlastností lidského TRPA1 receptoru a chiméry, ve které je zaměněna 5. transmembránová doména za homologní oblast TRPA1 receptoru octomilky. Výsledky získané pomocí elektrofyziologické techniky patch-clamp prokazují, že proudové odpovědi aktivované změnami membránového potenciálu jsou významně sníženy u chimérického receptoru, což prokazuje klíčovou úlohu této oblasti pro správnou funkci iontového kanálu. (In Czech) Klíčová slova: ankyrinový receptor, iontový kanál, nocicepce, senzorický neuron, struktura-funkce
|
|
|
Functional and structural study of thermally activated TRP ion channels: The role evolutionarily conserved motifs in the TRPA1 modulation
Kádková, Anna
Ankyrinový receptor TRPA1 je iontový kanál exprimovaný převážně na primárních aferentních senzorických neuronech, kde působí jako polymodální senzor pro bolestivé a dráždivé podněty. Kromě chemických látek (např. isothiokyanáty, skořicový aldehyd a jeho deriváty, akrolein, menthol) může být aktivován chladem, depolarizací membránového potenciálu nebo vápenatými ionty z intracelulární strany. Iontový kanál TRPA1 je homotetramerem podjednotek, jež jsou topologicky uspořádány do transmembránové oblasti a cytoplazmaticky orientovaných N- a C-konců. Transmembránová oblast je tvořena šesti alfa-helixy propojenými intra- a extracelulárními kličkami. N-konec receptoru se vyznačuje přítomností 16 až 17 ankyrinových repetic (AR), zatímco C-konec je výrazně kratší a má převážně helikální strukturu. Přesná struktura TRPA1 byla částečně rozřešena roku 2015 pomocí kryo-elektronové mikroskopie, avšak funkční úloha jednotlivých oblastí v polymodální aktivaci receptoru není prozatím plně objasněna. Předkládaná disertační práce se zabývá úlohou mezidruhově konzervovaných strukturních a sekvenčních motivů v cytoplazmatických koncích a v S4-S5 oblasti TRPA1 v napěťové a chemické citlivosti receptoru. Pomocí homologního modelování, molekulárně-dynamických simulací, bodové mutageneze a elektrofyziologických technik bylo...
|
host ::
RSS.