Aminoacyl-aminoaldehydy jako substráty rostlinných aminoaldehyddehydrogenas

Bc. Michaela MASOPUSTOVÁ

Master's thesis

Aminoacyl-aminoaldehydes as substrates of plant aminoaldehyde dehydrogenases

Abstract:

Teoretická část práce je zaměřena na toxicitu metabolitů polyaminů a nadrodinu enzymů zvaných aldehyddehydrogenasy (ALDH), konkrétně rodiny 7 a 10. Polyaminy jsou organické molekuly s více než dvěma kladně nabitými aminoskupinami. Během katabolismu polyaminů vzniká řada toxických látek, jako například 3-aminopropanal, který může vést i k apoptóze či nekróze buněk. Jako ochrana před negativními účinky aldehydů existují enzymy ALDH, které katalyzují přeměnu aldehydů na jim odpovídající karboxylové kyseliny. V experimentální části byly připravené syntetické látky odvozené acylací 3- aminopropanalu a 4-aminobutanalu s N-(tert-butoxykarbonyl)-L-fenylalaninem a N- (tert-butoxykarbonyl)-O-(tert-butyl)-L-tyrosinem testovány jako substráty hrachové aminoaldehyddehydrogenasy izolované ze semenáčků hrachu setého (PsAMADH) a rekombinantních aldehyddehydrogenas 7 z hrachu setého (PsALDH7) a kukuřice seté (ZmALDH7). Čistota enzymů byla testována s využitím SDS-PAGE elektroforézy a pomocí peptidového mapování byla ověřena přítomnost PsAMADH v enzymovém roztoku. S využitím absorpční spektroskopie, hmotnostní spektrometrie a nativní elektroforézy byly připravené látky potvrzeny jako substráty PsAMADH, PsALDH7 i ZmALDH7. Pro PsAMADH byly lepšími substráty látky odvozené od 4- aminobutanalu než látky odvozené od 3-aminopropanalu a pro ZmALDH7 i PsALDH7 byly lepšími substráty látky odvozené od 3-aminopropanalu než látky odvozené od 4-aminobutanalu. Byly tak nalezeny nové látky vystupující jako substráty enzymů z rodin ALDH7 a ALDH10.

Abstract:

The theoretical part of this work is focused on the toxicity of polyamine metabolites and on the superfamily of enzymes called aldehyde dehydrogenases (ALDH), specifically families 7 and 10. Polyamines are organic molecules with more than two positively charged amino groups. During the catabolism of polyamines, some toxic substances are formed, such as 3-aminopropanal, which can cause apoptosis or necrosis of the cell. ALDH are enzymes that protect cells from the negative effects of aldehydes due to their ability to catalyze the conversion of aldehydes to their corresponding carboxylic acids. In the experimental part of this work, synthetic substances produced by an acylation of 3-aminopropanal and 4-aminobutanal with N-(tert-butoxycarbonyl)-L-phenylalanine and N-(tert-butoxycarbonyl)-O-(tert-butyl)-L-tyrosine were prepared and tested as substrates of aminoaldehyde dehydrogenase isolated from pea seedlings (PsAMADH) and recombinant aldehyde dehydrogenases 7 from Pisum sativum (PsALDH7) and Zea mays (ZmALDH7). The purity of enzymes was tested using SDS-PAGE, and the presence of PsAMADH in enzyme solution was verified using peptide mass printing. Prepared substances were confirmed as substrates of PsAMADH, PsALDH7, and ZmALDH7 by absorption spectroscopy, mass spectrometry, and native electrophoresis. The compounds derived from 4- aminobutanal were better substrates of PsAMADH than those derived from 3- aminopropanal, whereas the compounds derived from 3-aminopropanal were better substrates for both ZmALDH7 and PsALDH7 than those derived from 4- aminobutanal. In summary, novel substances acting as substrates of plant enzymes from the ALDH7 and ALDH10 families were found.

Keywords

aldehyddehydrogenasy, aminoaldehyddehydrogenasy, aminoacylované aminoaldehydy, kapalinová chromatografie, absorpční spektroskopie, hmotnostní spektrometrie

Language used: Czech

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

Thesis defence

• Supervisor: prof. Mgr. Marek Šebela, Dr.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Biochemistry