Original title:
Přírodní látky, proteiny a jejich interakce s lokálními strukturami DNA
Translated title:
Natural substances, proteins and their interactions with local DNA structures
Authors:
Vrtalová, Lucie ; Fojtová, Miloslava (referee) ; Trantírek, Lukáš (referee) ; Brázda, Václav (advisor) Document type: Doctoral theses
Year:
2026
Language:
cze Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická Abstract:
[cze][eng]
Nádorová onemocnění jsou předmětem zájmu mnoha výzkumů, a to především kvůli jejich častému výskytu a neuspokojivé, aktuálně používané, standardní léčbě. Velkým problémem je nespecifita léčby, která vede ke snížení její účinnosti a k nežádoucím vedlejším účinkům. K často diskutovaným potenciálním cílům pro specifickou terapii jsou G-kvadruplexy (G4), sekundární struktury DNA tvořené nenáhodně na místech s vysokým výskytem guaninu. V rámci této práce byl sledován vliv vybraných přírodních látek (kyselina gallová, EGCG, epikatechin, kyselina ellagová a brucin) na G4. Pomocí ThT kompetitivního testu, CD spektroskopie, nukleární magnetické resonance a simulací molekulární dynamiky byla potvrzena schopnost vazby všech vybraných přírodních látek na G4 struktury. Hlavními silami podílejícími se na této vazbě jsou slabé -interakce mezi aromatickými kruhy guaninů G4 a přírodních látek. Tato vazba je ovšem slabá a přítomnost látek nemá vliv na stabilitu či formování G4. V druhé části práce byl sledován vliv těchto látek na buněčných modelech. Nejprve byl použit kvasinkový isogenní systém, kde byl sledován vliv přítomnosti G4 v blízkosti p53 responzivního elementu na aktivitu proteinu p53 a dále byl sledován vliv přírodních látek na tuto aktivitu. Z měření vyplývá, že námi zvolené látky mají vliv již na bazální aktivitu proteinu p53, pokud je však přítomen G4 za responzivním elementem, dochází k nárůstu aktivity proteinu p53 v porovnání s aktivitou bez přítomnosti G4. V poslední části byl ověřen vliv na viabilitu savčích buněčných linií (HDF, HaCaT, U87 a MCF-7. V rámci námi použitých koncentrací, kdy nejvyšší byla 125 µM, bylo dosaženo hodnoty IC50 pouze v případě buněčné linie HDF s kyselinou gallovou. Všechny vybrané látky jsou tedy vhodné a dostatečně bezpečné, pro využití v následujících experimentech i prevenci onemocnění. Posledním experimentem, kterým bylo imunologické barvení kožních buněk, byla ověřena schopnost těchto látek pronikat do jádra a vázat se na G4 i za fyziologických podmínek. Nejefektivněji se vázaly látky: epikatechin, EGCG a brucin.
Cancer is the focus of much research, primarily due to its high prevalence and the unsatisfactory standard treatments currently in use. A major problem is the non-specific nature of these treatments, which reduces their efficacy and leads to undesirable side effects. G-quadruplexes (G4), secondary structures of DNA formed spontaneously at sites with a high concentration of guanine, are frequently discussed as potential targets for specific therapy. In this study, the effect of selected natural compounds (gallic acid, EGCG, epicatechin, ellagic acid, and brucine) on G4 was investigated. Using a ThT competitive assay, CD spectroscopy, nuclear magnetic resonance and molecular dynamics simulations, the binding ability of all selected natural compounds to G4 structures was confirmed. The primary forces involved in this binding are weak -interactions between the aromatic rings of G4 guanines and the natural compounds. However, this binding is weak, and the presence of these compounds does not affect the stability or formation of G4. In the second part of the study, the effect of these compounds was examined using cellular models. First, a yeast isogenic system was used to investigate the effect of G4 presence near the p53 response element on p53 protein activity, and subsequently, the effect of natural compounds on this activity was examined. The measurements show that the substances we selected affect the basal activity of the p53 protein; however, if G4 is present downstream of the response element, there is an increase in p53 protein activity compared to activity in the absence of G4. In the final section, the effect on the viability of mammalian cell lines (HDF, HaCaT, U87, and MCF-7) was assessed. Within the concentration range we used, where the highest concentration was 125 µM, an IC50 value was achieved only for the HDF cell line with gallic acid. All selected compounds are therefore suitable and sufficiently safe for use in subsequent experiments and for disease prevention. The final experiment, which involved immunological staining of skin cells, verified the ability of these compounds to penetrate the nucleus and bind to G4 even under physiological conditions. The most effective binders were epicatechin, EGCG, and brucine.
Keywords:
bioactive compounds in tea; cancer; CD spectroscopy; G-quadruplex ligands; G-quadruplexes; ICC; NMR; tea; viability assays; bioaktivní látky v čaji; CD spektroskopie; G-kvadruplexové ligandy; G-kvadruplexy; ICC; NRM; nádorová onemocnění; testy viability; čaj
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: https://hdl.handle.net/11012/260601
guest ::
