Analýza G-kvadruplex formujících sekvencí v genech spojených s Alzheimerovou nemocí

Kateřina KRÁLIKOVÁ

Master's thesis

Analysis of G-quadruplex-forming sequences in genes associated with Alzheimer's disease

Abstract:

G-kvadruplexy patří mezi nekanonické struktury DNA, které vznikají v oblastech bohatých na guanin. Mohou se podílet na různorodých molekulárních procesech jako je například regulace genové exprese. Tato práce pojednává o vzniku G-kvadruplexů v genech souvisejících s Alzheimerovou nemocí se zaměřením na geny, které mají potenciál tvořit pěti a šestipatrové G-kvadruplexy. V práci je popsána patologie Alzheimerovy nemoci v souvislosti s vybranými geny (APP, AEBP1, CHRM3, mTOR, MAPT) pro in vitro analýzu. Sekvence genů, jenž jsou zapojeny do dráhy Alzheimerovy nemoci, byly vyhledávány a analyzovány prostřednictvím příslušných databází (KEGG, NCBI, aj.) a bioinformatických nástrojů. V rámci laboratorního zpracování byly G-kvadruplex formující sekvence vybraných genů ve formě oligonukleotidů zkoumány pomocí elektroforézy v polyakrylamidovém gelu a cirkulárního dichroismu. Na základě experimentálních výsledků bylo zjištěno, že všechny zkoumané oligonukleotidy mají potenciál tvořit strukturu paralelního G-kvadruplexu in vitro. Po provedení podrobnějších analýz by mohlo být do budoucna možné využívat tyto struktury jako terapeutické cíle pro léčbu neurodegenerativních, případně i jiných, nemocí.

Abstract:

G-quadruplexes are part of non-canonical DNA structures that form in guanine-rich regions. They can participate in diverse molecular processes such as the regulation of gene expression. This thesis discusses the formation of G-quadruplexes in genes related to Alzheimer's disease focusing on genes that have the potential to form G-quadruplexes with five stacked and six stacked G-tetrads. The thesis describes the pathology of Alzheimer's disease in connection with selected genes (APP, AEBP1, CHRM3, mTOR, MAPT) for in vitro analysis. Gene sequences involved in the Alzheimer's disease pathway were searched and analyzed through relevant databases (KEGG, NCBI etc.) and bioinformatics tools. As part of the laboratory processing, the G-quadruplex forming sequences of selected genes in the form of oligonucleotides were examined using polyacrylamide gel electrophoresis and circular dichroism. Based on the experimental results, it was found that all investigated oligonucleotides have the potential to form a parallel G-quadruplex structure in vitro. After carrying out more detailed analyses, it is possible to use these structures as therapeutic targets for the treatment of neurodegenerative or other diseases in the future.

Keywords

G-kvadruplexy, neurodegenerativní nemoci, Alzheimerova nemoc, bioinformatická analýza, cirkulární dichroismus

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 4. 2023

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Date of defence: 15. 5. 2023
• Supervisor: Mgr. Martin Bartas

University of Ostrava

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Experimental Biology