Original title:
Bioinformatické analýzy lokálních struktur DNA u vybraných patogenů
Translated title:
Analyses of inverted repeats in human patogen genomes
Authors:
Dobrovolná, Michaela ; Kouřilová, Xenie (referee) ; Brázda, Václav (advisor) Document type: Bachelor's theses
Year:
2021
Language:
cze Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická Abstract:
[cze][eng]
Onemocnění způsobená parazitickými červy jsou velmi rozšířená u lidí v rozvojových zemích. Podle WHO jsou parazity celosvětově infikovány přibližně 2 miliardy lidí. Etiologickými činiteli parazitických infekcí jsou zejména parazité kmene Nematoda (hlístice) a Platyhelminthes (ploštěnci) vyvolávající reakce imunitního systému, způsobující podvýživu a chudokrevnost, které jsou primární příčinou úmrtí. Vzrůstající rezistence parazitů na lidská anthelmintika je urychlována jejich nadužíváním, špatnou prevencí a kontrolou infekce. Terapeutický potenciál malých molekulových G4 ligandů byl demonstrován například při stabilizaci struktur G-kvadruplexů, anebo eliminaci patogenů rezistentních na léky. G-kvadruplexy jsou typem sekundární struktury nukleových kyselin tvořené v oblastech bohatých na guanin se schopností regulovat proces genové exprese, opravy poškozené DNA nebo transkripce a translace v onkogenech. K identifikaci a porovnání sekvencí potenciálně tvořících G-kvadruplex (PQS) v jaderných a mitochondriálních genomech šesti zástupců kmene Platyhelminthes a čtyř zástupců kmene Nematoda (které by mohly ukázat vhodná cílová místa pro navázání G4 ligandů sloužící k predikci nových míst účinků léčiv a pomoci při vývoji efektivnějších léčiv) byl požit webový nástroj G4Hunter. Byla potvrzena nenáhodná distribuce PQS v genomu a mtDNA analyzovaných organismů. Nejvíce G-kvadruplexů bylo lokalizováno v těsné blízkosti genů, což naznačuje jejich roli v genové regulaci. Zajímavé je, že v méně infekčních zástupcích kmene Platyhelminthes bylo nalezeno více PQS v porovnání s více infekčními zástupci téhož kmene. Naproti tomu byla u organismu Ascaris lumbricoides spadajícího do kmene Nematoda dokázána přítomnost vysoce stabilních PQS. Tento vysoce patogenní druh je schopen tolerovat velmi stabilní G4, které nejsou u srovnávacího organismu Caenorhabditis elegans téměř vůbec přítomny.
Helminth parasites are highly prevalent in humans in developing countries. According to WHO, approximately 2 billion people are infected worldwide. The etiological agents of parasitic infections are mainly Nematodes (roundworms) and Platyhelminths (flatworms), causing inflammatory responses, malnutrition, and anemia that are the primary cause of mortality. Drug resistance is accelerated by the overuse of human anthelmintics, as well as poor infection prevention and control. The therapeutic potential of small molecule ligands binding G-quadruplexes (G4s) has been demonstrated. For instance, that it can be used to stabilize the quadruplex structures and eliminate drug-resistant pathogens. G4s are secondary structures formed in guanine-rich nucleic acid sequences, which can regulate the process of gene expression, DNA damage repair, transcription, and translation of oncogenes. Here we used the G4Hunter Web Tool to identify and compare G-quadruplex sequences (PQS) in the nuclear and mitochondrial genomes of six Platyhelminth and four Nematode species to identify targets for G4 ligands to predict new drug targets and more effective drugs. We found that PQS are nonrandomly distributed in these genomes. Most of the G-quadruplexes are in the proximity of genes, suggesting their role in genetic regulation. Interestingly, less infective Platyhelminthes were found enriched with PQS, compared to highly infective species with a lower PQS frequency. In contrast, a Nematoda, Ascaris lumbricoides, was found to be highly enriched in stable PQS. This highly infective species can tolerate high-stability G4 structures, which are not counter-selected at all in contrast to Caenorhabditis elegans.
Keywords:
G-quadruplex; genome analysis; pathogens; unusual nucleic acid structures; analýza genomu; G-kvadruplex; neobvyklé struktury nukleových kyselin; patogeny
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/201227
guest ::
