|
|
Structural studies of an abasic site DNA damage repair and DNA interstrand cross-link formation
Landová, Barbora ; Bouřa, Evžen (vedoucí práce) ; Bařinka, Cyril (oponent) ; Schneider, Bohdan (oponent)
Poškozením DNA se rozumí jakákoli změna nebo modifikace struktury DNA, která se odchyluje od jejího přirozeného stavu. Abasické místo (Ap místo) je jedním z nejčastějších poškození DNA, které vzniká spontánní depurinací/depyrimidinací nebo enzymatickým odstraněním báze. Pokud se neopraví, může vést ke genetické mutaci a potenciálně způsobit onemocnění, jako je například rakovina. Pochopení mechanismu opravy DNA je zásadní pro lékařský výzkum a aplikaci. Bakteriální MutM je glykosyláza opravující DNA, která odstraňuje poškození DNA vzniklé oxidačním stresem a zabraňuje mutacím a genomové nestabilitě. MutM patří do rodiny prokaryotických enzymů Fpg/Nei a je strukturně i funkčně podobná se svým eukaryotickým protějškům, jako jsou NEIL1-NEIL3. Zde prezentuji dvě krystalové struktury MutM z patogenní Neisseria meningitidis: MutM holoenzym a MutM vázaný na DNA. Volný enzym existuje v otevřené konformaci, zatímco po vazbě na DNA, dochází k podstatným strukturním změnám a přeskupení domén enzymu i ohybu DNA. Jednou z poškození DNA opravovaných MutM je Ap místo, které, pokud není opraveno, může spontánně vést k vytvoření mezivláknového kovanetního prokřízení DNA (Ap-ICL) se sousedním adeninem na opačném vlákně DNA. Je známo, že glykosyláza NEIL3 odstraňuje Ap-ICL. Pomocí série různých oligonukleotidů jsme...
|
|
|
Engineering and selection of protein binders recognising medically important cytokines
Huličiak, Maroš ; Schneider, Bohdan (vedoucí práce) ; Pichová, Iva (oponent) ; Kukačka, Zdeněk (oponent)
in Czech Proteinovému inženýrství se dostává čím dál tím více pozornosti jakožto užitečnému nástroji v oblasti biotechnologií a moderní medicíny. Malé, uměle vytvořené molekuly odvozené ze stabilních proteinů, tzv. skafoldů, jsou potenciální náhradou široce používaných protilátek. V této práci představuji využití dvou takovýchto skafoldů navržených v naší laboratoři pro vývoj stabilních vazebných proteinů s vysokou vazebnou afinitou i specifitou. Tato práce pojednává konkrétně o vývoji dvou vazebných molekul interagujících s lékařsky důležitými lidskými cytokiny a jejich buněčnými receptory - jmenovitě s interleukinem-10, receptorem interleukinu- 28 a alfa receptorem interleukinu-9. Rekombinantní cytokiny i oba receptory byly ve vysoké kvalitě a s vysokými výtěžky produkovány v eukaryotických buňkách a sloužily jako molekulární cíle pro selekci pomocí displejových metod řízené evoluce. Prokázali jsme, že aplikace ribozomálního a kvasinkového displeje, nebo jejich nekonvenční kombinace vede k úspěšnému generování vysoce afinitních a specifických vazebných molekul založených na nově navržených proteinových skafoldech nazvaných 57aBi a 57bBi.
|
|
|
Assay for testing inhibitors of α-synuclein amyloid fibril formation in cells
Galkin, Maksym ; Yushchenko, Dmytro (vedoucí práce) ; Hudeček, Jiří (oponent) ; Schneider, Bohdan (oponent)
Parkinsonova nemoc (PD) je celosvětově druhým nejčastějším neurodegenerativním onemocněním a dosud není vyléčitelná. Během PD je progresivní ztráta neuronů doprovázena tvorbou Lewyho tělísek - abnormálních intracelulárních agregátů, které jsou většinou tvořeny fibrilami proteinu α- synukleinu (αSyn) neuronech. Bylo zjištěno, že agregace αSyn koreluje s progresí PD. Slibným přístupem k léčbě onemocnění by tedy byla inhibice agregace αSyn a jejího následného patologického šíření. V předchozích letech byla vyvinuta široká škála inhibitorů agregace αSyn, včetně malých molekul, protilátek a proteinů cílících na konce fibril αSyn. Zatímco tyto inhibitory byly důkladně testovány v roztocích, jejich účinnost v testech na buňkách zůstala nejasná. Hlavním důvodem byla absence spolehlivého vysoce účinného testu pro hodnocení agregace αSyn v buňkách. Takový test je zvláště důležitý pro testování molekul cílících na amyloidní fibrily uvnitř buněk kvůli nespecifické a nežádoucí interakci s jinými buňčnými proteiny bohatými na β-list. Kromě toho může být aplikace inhibitorů značně omezena kvůli špatné penetraci přes buněčnou membránu a intracelulární degradaci. Hlavním cílem mé práce byl vývoj testu vhodného pro hodnocení účinnosti inhibitorů agregace αSyn v buněčném prostředí. Tento test by měl být schopen...
|
|
|
Development of inhibitors of amyloid fibril formation
Priss, Anastasiia ; Yushchenko, Dmytro (vedoucí práce) ; Schneider, Bohdan (oponent) ; Hudeček, Jiří (oponent)
α-Synuklein (α-Syn) je malý protein, který je přítomen v synapsích neuronů, kde pravděpodobně reguluje vezikulami zprostředkované uvolňování neurotransmiterů. Chybné poskládání α-Syn do amyloidních fibril je spojeno s progresí tzv. synukleinopatií, včetně Parkinsonovy choroby, což je druhá nejčastější neurodegenerativní porucha. Přes veškeré úsilí není dosud k dispozici léčba Parkinsonovy choroby, která by zastavila nebo zpomalila neurodegeneraci. Při hledání potenciálních kandidátů na léky bylo nalezeno několik přímých a nepřímých postupů jak ovlivnit agregaci α-Syn. Jednou z nejslibnějších strategií je nedávno popsaná inhibice růstu fibril α-Syn blokováním jejich konců. Tento přístup otevřel cestu k návrhu inhibitorů fibrilizace, které by byly efektivní při nízkých koncentracích. Nicméně racionální design takových inhibitorů dosud nebyl proveden. Cílem této práce je vývoj vysoce účinných a specifických inhibitorů fibrilizace α-Syn. Proto byla provedena pečlivá analýza vztahu mezi strukturou a aktivitou inhibitorů blokujících konec fibril. Klíčovým faktorem pro inhibiční aktivitu byla definována afinita inhibitoru ke konci fibrily. Pomocí současných znalostí struktury fibril jsme navrhli inhibitory, které jsou schopné vázat se na konce fibril s afinitou o řád vyšší než má monomer α-Syn. Tyto...
|
|
|
Modulation of interactions of cytokines and their receptors
Kolářová, Lucie ; Schneider, Bohdan (vedoucí práce) ; Rozbeský, Daniel (oponent) ; Osička, Radim (oponent)
(In Czech) Protein-proteinové interakce, stejně jako interakce s dalšími molekulami například DNA a RNA, hrají důležitou roli v široké škále biologických aktivit a procesů v živých buňkách. Pochopení proteinových interakcí, nové přístupy a nástroje pro modulaci těchto interakcí jsou důležité pro medicínskou a biotechnologickou oblast výzkumu a vývoje. Jako modelový systém pro studium biologických interakcí a modulaci biologických funkcí jsme využili interleukiny z rodiny 10. Podmínkou studia biologických procesů a pochopení biomolekulárních interakcí je příprava rekombinantních proteinů, které jsou stabilní v širokém spektru podmínek. Exprese rekombinantních proteinů v dostatečném množství a kvalitě je ale často náročným úkolem. Naším cílem bylo proto vytvořit nové přístupy k produkci složitých proteinů. V této práci popisujeme modifikaci interleukinu-24 (IL-24), člena skupiny IL-10 rodiny pomocí níž jsme dosáhli zvýšení exprese a stability IL-24. Práce ukazuje, že aplikace proteinového inženýrství je vhodným nástrojem pro studium složitých proteinů. V druhé části této práce jsme se zaměřili na nové postupy v přípravě malých vazebných proteinů (skafoldů). Malé vazebné proteiny se staly ve vývoji proteinových léčiv slibnou alternativou k široce využívaným protilátkám. Nové vazebné proteiny se...
|
|
|
Studium molekulárních mechanismů funkce 14-3-3 proteinů
Šilhán, Jan ; Obšil, Tomáš (vedoucí práce) ; Krůšek, Jan (oponent) ; Schneider, Bohdan (oponent)
Závěr Hlavním cílem této doktorské práce bylo objasnění molekulárních mechanismů funkce 14-3-3 proteinů a vlivu na proteiny FOXO4 a tyrosinhydroxylasu. V první časti této práce (publikace I) byla potvrzena předložená hypotéza polohy Cterminálního konce molekuly 14-3-3. Bylo ukázáno, že v nepřítomnosti ligandu se Cterminální konec nachází ve vazebném místě a brání tak vstupu ligandů. Po vazbě fosforylovaných ligandů, dochází k velmi silné vazbě a vytěsnění C-terminálního konce 14-3- 3 proteinu z vazebného místa. Tyto výsledky jsou v souladu s původními pracemi, které navrhly důležitost tohoto segmentu jako inhibitoru nepatřičných ligandů. Druhá část této doktorské práce poskytuje rozsáhlý popis vlivu 14-3-3 proteinů na transkripční faktory FOXO4. S použitím stacionární a časově-rozlišené fluorescence byla studována interakce 14-3-3 proteinu s fosforylovaným transkripčním faktorem FOXO4. Navázání 14-3-3 proteinu způsobuje rozpad komplexu FOXO4:DNA. Tato část práce charakterizuje interakci 14-3-3 proteinu s DNA-vazebnou doménou FOXO4. Výsledky neprokázaly výrazné konformační změny v rámci DNA-vazebné domény. Spíše dochází ke sterickému bránění vazby DNA (publikace II). Ve třetí části se práce zabývá studiem interakcí 14-3-3 s fosforylovaným ligandem odvozeným od C-konce enzymu serotonin N-acetyltransferasa...
|
|
|
Studium receptor-ligandového páru NKR-P1F a Clrg
Kotýnková, Kristýna ; Man, Petr (vedoucí práce) ; Schneider, Bohdan (oponent)
Studim receptor - ligandového páru NKR-P1F a Clrg Myší receptor - ligandový pár NKR-P1F a Clrg je důležitou součástí receptorového "zipu", který vzniká při kontaktu mezi NK buňkou a cílovou buňkou. Tento pár představuje jeden z příkladů nedávno objevených interakcí typu lektin-lektin, které jsou důležité při rozpoznání u mnoha imunocytů. Za účelem studia struktury těchto proteinů a jejich vzájemné interakce byly připraveny vektory pET-30a(+) pro bakteriální expresi. Tyto vektory kódovaly části extracelulárních domén obou proteinů. Po indukci IPTG byly proteiny produkovány ve formě inkluzních tělísek, ze kterých byly renaturovány in vitro. Renaturované proteiny byly purifikovány kombinací ionexové a gelové chromatografie. Konstrukt pro protein NKR-P1F poskytoval při použití standardních renaturačních protokolů pouze malé výtěžky solubilního proteinu, a navíc vyvstaly problémy s reprodukovatelností výsledků renaturace. V případě Clrg nebyly standardní postupy skládání úspěšné. Kvůli tomu bylo přistoupeno k mutaci lichého cysteinu, který nezapadal do obvyklého vzoru pro tyto receptory. Cystein byl mutován na serin a produkt výsledného C148S konstruktu již bylo možnorenaturovat in vitro. Dále bylo zjištěno, že přídavek (benzyldimethylamonnia)propansulfonátu do renaturačního pufru zvyšuje výtěžek solubilního...
|
|
|
Studium receptoru dendritickych bunek DCL-1 pomocí technik NMR
Pospíšilová, Eliška ; Kavan, Daniel (vedoucí práce) ; Schneider, Bohdan (oponent)
(ČJ) Receptor DCL-1 (CD302) vyskytující se především na povrchu dendritických buněk je na základě sekvenční podobnosti zařazen do rodiny C-lektinových receptorů. Jelikož však jeho extracelulární doména postrádá jakékoli motivy pro vazbu sacharidových struktur v koordinaci s kationtem vápníku, lze předpokládat, že pokud bude sacharidové struktury vázat, nebude se tak dít klasickou cestou jako například u manosového receptoru nebo receptoru DEC-205. V rámci kolokalizace DCL-1 s F-aktinem se nabízí předpoklad, že hraje určitou roli v buněčné adhezi a migraci. Další předpokládanou funkcí DCL-1 je receptorem zprostředkovaná endocytóza a následné směrování do lysozomů. V posledních letech byl tento receptor také spojován s rozličnými patologickými stavy. Experimentální část této práce lze rozdělit do tří úrovní. V první fázi proběhla produkce proteinového konstruktu založeného na extracelulární doméně DCL-1 v M9 minimálním médiu, kde byl přítomen jako jediný zdroj dusíku 15 NH4Cl a jediný zdroj uhlíku 13 C glukóza. Tímto byl získán 15 N a 13 C značený protein, který byl použit pro NMR měření. Druhá část práce se zabývá vyhodnocením NMR spekter, která umožnila přiřazení frekvencí atomům peptidové páteře i alifatických postranních řetězců aminokyselin. Na základě informace o chemických posunech jader...
|
|
|
Targeted modifications of the protein-protein interactions: Ternary complex of interferon-γ as a model system
Zahradník, Jiří ; Schneider, Bohdan (vedoucí práce) ; Obšilová, Veronika (oponent) ; Vaněk, Ondřej (oponent)
Klíčovým požadavkem pro detailní porozumění biologických procesů, až na molekulární úroveň, je znalost struktury interagujících molekul a jejich komplexů. Jako modelový systém, pro naši studii, jsme si zvolili IFN-γ. Ačkoliv je tato molekula jedním ze zásadních modulátorů imunitní odpovědi, a je studována již více než 60 let, tak struktura přídavného receptoru (IFN-γR2) a porozumění celému komplexu je nedostačující. V této práci jsme se nejprve zabývali binárním systémem IFN-γ s jeho receptorem, který vykazuje vysokou afinitu k IFN-γ a prostorová struktura obou dvou molekul je známa. Zaměřili jsme se tedy na modulaci afinity mezi IFN-γ a tímto receptorem. Náš přístup spočíval v inovativní metodě založené na modulaci stability protein-proteinových interakcí pomocí mutagenizace aminokyselinových zbytků umístěných uvnitř struktury proteinu. Podařilo se nám zvýšit afinitu testované interakce sedmkrát. Druhá část projektu byla zaměřena na krystalizaci, vyřešení a popis struktury druhého - přídavného receptoru pro IFN-γ. Naše analýza variabilních aminokyselinových zbytků na povrchu tohoto proteinu a strukturně příbuzných receptorů z rodiny typu II odhalila možné vazebné místo pro IFN-γ. Ve třetí části naší práce jsme se zaměřili na krystalizaci IFN-γ z platýze druhu Paralichthys olivaceus a tuto...
|
|
|
Bioinformatic analysis of protein/DNA interactions
Božíková, Paulína ; Schneider, Bohdan (vedoucí práce) ; Hašek, Jindřich (oponent)
V této práci jsme analyzovali lokální strukturu DNA páteře v DNA vázané v kom- plexech s proteiny a volné DNA, a závislost lokální struktury na typu párování a na sekvenci. Za tím účelem jsme analyzovali přibližně 1400 krystalových struktur DNA v komplexech s proteiny a více než 400 krystalových struktur DNA nevázané v komplexech s proteiny. Lokální konformace DNA byly klasifikovány do 38 tříd dinukleotidových konformerů ntC popsaných dříve (Svozil et al. Nucleic Acids Res. 2008), které byly dále sdruženy do 16 klastrů strukturní abecedy ntA, aby- chom redukovali počet analyzovaných proměnných. Strukturní třídy ntA dinu- kleotidů tvořících páry bazí v dvoušroubovicích DNA byly uspořádány do tzv. Asociačních matic tak, že řádky a sloupce matic jsou označeny třídami ntA právě vázaných dinukleotidů. Analyzovali jsme tři základní matice. Dvě pro dinukleotidy vázané pouze do Watson-Crickových párů v protein/DNA komplexech, respektive v samotných DNA. Třetí matice byla sestrojena pro dinukleotidy vázané i jinými než Watson-Crickovými páry. Asociační matice jsme rovněž zkoumali v závislosti na sekvenci přispívajících dinukleotidů. Provedené analýzy ukazují rozdíly ve struk- turním chování různých...
|
host ::
RSS.