Vplyv herbicídu nitizinón na Caenorhabditis elegans

Natália Turcelová

Bachelor's thesis

Effects of herbicide nitisinone on Caenorhabditis elegans

Anotácia:

Bakalářská práce se zabývala účinkem herbicidu nitisinonu na půdního nematoda háďatko obecné (Caenorhabditis elegans). Nitisinon se také používá pod obchodním názvem Orfadin® jako lék na vzácná genetická onemocnění, přičemž mechanismus jeho účinku je dosud málo známý. Probíhající výzkum ukazuje jeho potenciální využití při léčbě dalších onemocnění. Cílem této práce bylo prokázat účinek nitisinonu na inhibici enzymu hpd-1, který katabolizuje degradaci tyrosinu. Účinek nitisinonu nebyl dosud přímo studován na organismu bez krevního oběhu nebo hematofágie Lepší pochopení fungování nitisinonu a jeho účinku na C. elegans tak může být přínosné pro efektivnější výrobu herbicidů, pesticidů a ochranu krajiny s dopadem na vědu nebo medicínu. Testování nitisinonu bylo provedeno přímým pozorováním inhibice enzymu HPPD v molekulárně-biochemické části práce a pozorováním fenotypových změn na organismu in vitro. Metodou alignmentu sekvencí se zjišťovala shoda v sekvenci hpd-1 u C. elegans a u dalších organismů s potvrzeným fungováním tohoto inhibitoru. Jak předpověděla velká shoda v alignmentech sekvencí, inhibici se podařilo v provedených testech potvrdit. Můžeme tak předvídat negativní dopad nitisinonu i na jiné půdní organismy, které měl C. elegans reprezentovat jako modelový organismus v případě reziduí nitisinonu v půdě ve formě léčiv nebo herbicidů. Inhibici se však podařilo potvrdit prozatím pouze jednou, a proto v rámci práce proběhla diskuse o možných chybách v laboratorních postupech a o tom, jak je lze napravit. Výsledky zahrnují také zjištění nižšího přežívání C. elegans při vyšších koncentracích tyrosinu a také při vyšších koncentracích samotného nitisinonu. Práce rovněž shrnuje širokou škálu aplikací nitisinonu a může tak spolu s dalšími poznatky sloužit jako základ pro další výzkum v této oblasti.

Abstract:

This thesis examined the effects of the herbicide nitisinone on soil nematode Caenorhabditis elegans. Nitisinone is also sold under the brand name Orfadin®, used as a treatment for rare genetic diseases, so far with a poorly understood mechanism of action. Ongoing research proves its potential use for treating more types of diseases. This thesis aimed to prove the effect of nitisinone on the inhibition of enzyme hpd-1, which catalyses tyrosine degradation. A better understanding of nitisinone and its effect on C. elegans can be beneficial for more efficient designing of herbicides, pesticides and nature protection, with a reach to science and medicine. The mechanism of action of nitisinone was so far not examined on organism without blood circulation or hematophagy. Nitisinone testing consisted of a direct examination of inhibition of the hpd-1 enzyme in the molecular-biochemical part of the thesis, and observation of changes in phenotype of the organism in vitro. Using the sequence alignment method, we determined the match in the sequences of hpd-1 in C. elegans and in other organisms with confirmed functioning of this inhibitor. As substantial match in the sequence alignments predicted, the inhibition was confirmed in the performed tests. Thus, we can predict the negative impact of nitisinone on other soil organisms, which C. elegans was intended to represent as a model organism in the case of nitisinone residues in soil in the form of pharmaceuticals or herbicides. However, the inhibition was only confirmed once, therefore there was a discussion about possible errors in laboratory procedures and how they can be corrected. Results include the finding of lower survival of C. elegans at higher concentrations of tyrosine and also at higher concentrations of nitisinone itself. The work also provides a summary of the broad scope of the use of nitisinone and thus, together with other outcomes of this work, can serve as a basis for further research in this area.

Kľúčové slová

herbicid, ochrana krajiny, inhibice, tyrosin, 4-hydroxyphenylpyruvát dioxygenáza (HPPD)

Keywords

4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase (HPPD), inhibition, tyrosine, herbicide, nature conservation

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 22. 4. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 24. 5. 2023
• Vedúci: RNDr. Jan Dvořák, Ph.D.
• Oponent: Jiří Černý, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme:
Landscape Conservation and Use of Natural Resources