Charakterizace post-translačních modifikací

Mgr. Lenka Činčárová, Ph.D.

Doctoral thesis

Characterization of Post-translational Modifications

Abstract:

Histon deacetylázy (HDAC) jsou enzymy, jež se podílejí na regulaci genové exprese a struktury chromatinu a jejich aberantní exprese byla zjištěna v řadě typů nádorových onemocnění. Ukázalo se, že jejich inhibitory (HDACi) zastavují proliferaci, indukují diferenciaci a apoptózu nádorových buněk a jsou proto v současné době testovány jako antineoplastické látky. Tato práce je zaměřena na optimalizaci metody charakterizace účinku HDAC inhibitorů pomocí analýzy stavu acetylace histonu H4. Metoda zahrnuje dva kroky. V prvním byla stanovena míra inhibice celkové aktivity HDAC testovanými HDAC inhibitory pomocí fluorimetrického testu aktivity HDAC. Ve druhém kroku byla stanovena dynamika acetylace na N-terminálním fragmentu histonu H4 semi-kvantitativním způsobem. N-terminální fragment histonu H4 byl připraven RP-HPLC frakcionací histonového extraktu a stav acetylace byl po Glu-C štěpení analyzován na MALDI-TOF MS. Předkládaná práce ukazuje, že optimalizovaná metoda je vhodná pro úvodní charakterizaci a srovnání účinků potenciálních HDAC inhibitorů a dále také odlišností v dynamice hyperacetylace H4 v závislosti na použitém HDAC inhibitoru. Testovány byly „class-selectivní“ HDACi valproát (I. a II. třída) a entinostat (HDAC1 a 2) a silný „pan-HDACi“ trichostatin A, který neselektivně inhibuje přibližně stejnou měrou všechny Zn2+-dependentní HDAC již při nanomolárních koncentracích.

Abstract:

Histone deacetylases (HDAC) are enzymes that participate in regulation of gene expression and chromatin constitution. Their aberrant expression was found in many types of human cancer. HDAC inhibitors (HDACi) were found to stop proliferation, induce differentiation and apoptosis of transformed cells and are currently being tested as antineoplastic drugs. In this doctoral thesis, method for characterization of HDACis effect via analysis of histone H4 N-terminal acetylation state was optimised. In the first step, level of total HDAC activity inhibition after HDACi treatment was measured by fluorometric HDAC activity assay. In the second step, acetylation dynamics of histone H4 N-terminal fragment was determined in semi-quantitative manner via histone extract RP-HPLC fractionation, histone H4 Glu-C digestion and MALDI-TOF MS analysis. The work presented shows that this method is suitable for initial characterization and comparison of potential HDACis effect and further differences in H4 hyperacetylation depending on the HDACi used. These HDACis were tested: „Class-selective“ Valproate (I. and II. classes) and Entinostat (HDAC1 and 2), and strong „pan-HDACi“ Trichostatin A that inhibits all Zn2+ -dependent HDAC in nanomolar concentration.

Keywords

acetylace histonu H4, HDAC inhibitory, Valproát, Entinostat, Trichostatin A, RP-HPLC, MALDI-TOF MS

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 5. 2014

Thesis defence

• Date of defence: 25. 6. 2014
• Supervisor: doc. RNDr. Zbyněk Zdráhal, Dr.
• Reader: prof. RNDr. Karel Lemr, PhD., doc. RNDr. Eva Bártová, PhD.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biochemistry (4-years) / Genomics and Proteomics