Bioinformatická analýza vlivu vybraných variant v sekvencích proteinu zvolené membránově vázané isoformy adenylátcyklas na funkci tohoto enzymu

Bc. Martin Šindelář

Master's thesis

Bioinformatic analysis of the influence of selected variants in protein sequences of particular membrane-bound adenylate cyclase isoform on the function of this enzyme

Abstract:

Adenylátcyklasy (AC) jsou enzymy zodpovědné za syntézu cyklického adenosinmonofosfátu (cAMP). cAMP je signální molekula popisovaná jako druhý posel. V organismu živočichů slouží jako intracelulární přenašeč intercelulárních signálů prvních poslů, kterými můžou být například hormony. cAMP signální dráha je zodpovědná za mnohé biologické funkce, jako například maturace zárodečných buněk, regulace imunitního systému. Podílí se také na regulaci srdeční frekvenci a kontrakcích srdce. V lidském těle bylo identifikováno deset různých isoforem AC. Devět z nich je membránově vázaných a jedna rozpustná cytosolická. Mnohé studie popisují patogenní účinky nesynonymních jednonukleotidových polymorfismů (nsSNP) alternujících aminokyseliny a jejich dopad na funkci proteinů. Byla popsána řada nsSNP alternující funkce AC majících patogenní dopad. Tato práce je zaměřena na analýzu nsSNP identifikovaných genomovými populačními studiemi nacházejících se v izoformách AC exprimovaných v lidských lymfocytech. Analýza je rozdělena na dvě části. První část se zaměřuje na identifikaci nsSNP nacházejících se v konzervovaných částech těchto enzymů, které jsou zodpovědné za vazbu ligandů či interakce se stimulační α podjednotkou trimerního G proteinu. Druhá část je zaměřena na predikci dopadu těchto mutací za využití metod molekulárního dokování a internetových nástrojů predikujících dopad mutací na funkci a stabilitu proteinů.

Abstract:

Adenylate cyclases (AC) are enzymes responsible for the synthesis of cyclic adenosine monophosphate (cAMP). cAMP is a signaling molecule described as a secondary messenger. In animals, it act as intracellular transporters of intercellular signals so called primary messengers, such as hormones. The cAMP signaling pathway is responsible for many biological functions such as germ cell maturation, regulation of the immune system. It also participates in the regulation of heart rate and heart contractions. Ten different AC isoforms have been identified in the human body. Nine of them are membrane bound and one is soluble cytosolic. Many studies describe the pathogenic effects of non-synonymous single nucleotide polymorphisms (nsSNPs) alternating amino acid sequence and their impact on protein function. A number of nsSNP alternating AC functions with a pathogenic effect have been described. This work is focused on the analysis of nsSNP identified by genomic population studies found in AC isoforms expressed in human lymphocytes. The analysis is divided into two parts. The first part focuses on identifying nsSNPs found in conserved parts of these enzymes that are responsible for ligand binding or interaction with the trimeric G protein α-subunit. The second part focuses on the prediction of the impact of these mutations using molecular docking methods and internet tools predicting the impact of mutations on protein function and stability.

Keywords

Adenylátcyklasy, cAMP, SNP, Mutace, Bioinformatika, gnomAD, Molekulární dokování, Adenylate cyclases, Mutations, Bioinformatics, Molecular docking

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 5. 2019

Thesis defence

• Date of defence: 11. 6. 2019
• Supervisor: doc. Mgr. Lukáš Kubala, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Chemoinformatics and Bioinformatics