Biofyzikální charakterizace interakcí mezi TWJ-DNA a nízkomolekulárními sloučeninami

Bc. Lenka Smílková

Diplomová práce

Biophysical characterization of TWJ-DNA and low-molecular-weight ligands’ interactions

Anotace:

Proliferace rakovinných buněk, jakožto nedílná součást vývoje a progrese rakovinných onemocnění, je aktuální problém. Hledají se různé způsoby, jak množení rakovinných buněk účinně zastavit, a jedním z potenciálních řešení se jeví nově stabilizace TWJ-DNA (three-way DNA junction) struktur, tedy nekanonických, přechodně se tvořících struktur, přirozeně a hojně zastoupených v lidském genomu. Tato diplomová práce zkoumá interakce (tvorbu komplexů) mezi TWJ-DNA a sadou potenciálních TWJ-specifických ligandů (nové nízko-molekulární chemikálie vyvinuté s cílem vázat se, případně stabilizovat TWJ struktury) ve fyziologicky relevantním prostředí, a to pomocí 1H a 19F NMR spektroskopie. Byly nalezeny ligandy, které se úspěšně navázaly na TWJ struktury v buněčném extraktu nezbaveném proteinů z rakovinných HeLa buněk. 3D struktura komplexu TWJ-DNA s nejlépe se vázajícím ligandem byla řešena pomocí kryo-elektronové mikroskopie.

Abstract:

Cancer cell proliferation, as an essential part of cancer development and progression, is a hot issue. Different ways to stop the proliferation of cancer cells are being investigated and one of the potential solutions appears to be the stabilization of TWJ-DNA (three-way DNA junction) structures, which are non-canonical, transiently forming structures occurring naturally and abundantly in the human genome. This thesis investigates the interactions (the formation of complexes) between TWJ-DNA and a series of potential TWJ-specific ligands (new low-molecular-weight chemicals developed to bind to or stabilize TWJ structures) in a physiologically relevant environment, using 1H and 19F NMR spectroscopy. Specific ligands were found to bind successfully to TWJ structures in cell extract with non-denatured proteins from HeLa cancer cells. The 3D structure of the TWJ-DNA complex with the best binding ligand was solved by cryo-electron microscopy.

Keywords

nukleové kyseliny, třícestná DNA spojení, TWJ-DNA, NMR spektroskopie, kryo-elektronová mikroskopie, ligandy, DNA-ligand interakce, nucleic acids, three-way DNA junctions, NMR spectroscopy, cryo-electron microscopy, ligands, DNA-ligand interactions

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 17. 5. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 27. 6. 2023
• Vedoucí: doc. Mgr. Lukáš Trantírek, Ph.D.
• Oponent: doc. Mgr. Karel Kubíček, PhD.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Biofyzika / Biofyzika