Elektrochemické studium inhibitoru DNA methyltransferáz Zebularinu

Bc. Daniel Dobrovodský

Bachelor's thesis

Electrochemical Study of DNA Methyltransferase Inhibitor Zebularine

Abstract:

Tato práce se zabývá základním studiem elektrochemického chování syntetického nukleosidu, analogu cytidinu – zebularinu, pomocí cyklické voltametrie na dvou různých pracovních elektrodách: rtuťovým meniskem modifikované stříbrné pevné amalgámové elektrodě (m-AgSAE) a elektrodě z pyrolytického grafitu (PGE). Na obou vybraných elektrodách byl studován vliv pH Brittonova – Robinsonova pufru na voltametrické signály zebularinu v katodické oblasti potenciálu na m-AgSAE a katodické i anodické oblasti potenciálu na PGE. Zebularin poskytuje jeden ireverzibilni katodický pík na m-AgSAE v celém rozsahu studovaného pH (2 – 12), dva kvazireverzibilní signály na PGE spolu s jedním anodickým píkem zebularinu, který pravděpodobně odpovídá zpětné oxidaci redukčního produktu 3,4-dihydrozebularinu na zebularin. Ze studií vlivu rychlosti scanu na výsledné výšky pozorovaných redox signálů zebularinu je zřejmé, že redukce zebularinu na m-AgSAE je řízená difůzí v obou použitých pufrech (mravenčno amonný/fosfátový (AFP) pufr pH 6,9 a acetátový pufru (AcP) pH 5,0), stejně jako signál “c1” na PGE, zatímco v případě signálů “c2” a ”a” jsou elektrodové procesy na PGE v obou pufrech řízené adsorpcí. Zebularin je možno stanovit pomocí m-AgSAE v AFP pufru pH 6,9 nebo pomocí PGE v acetátovém pufru pH 5,0 s LOD 5 μmol l–1. Ikdyž je možné zebularin enzymaticky inkorporovat do řetězce oligonukleotidů na 3‘- konci pomocí terminální transferázy, pracovní elektroda m-AgSAE nevykazuje dostatečnou citivost pro detekci zebulrinem značeného oligonukleotidu a ani pomocí PGE nebylo možno využít anodického signálu. Inkorporace zebularinu do struktury oligonukleotidu je však možno detekovat pomocí CV a HMDE v AcP pufru.

Abstract:

This thesis concerns with a basic study of electrochemical behaviour of the synthetic nucleoside and a cytidine analogue – zebularine, using cyclic voltammetry at two different working electrodes: mercury meniscus modified silver solid amalgam electrode (m-AgSAE) and pyrolytic graphite electrode (PGE). At the two selected electrodes, the pH effect of Britton-Robinson buffer on the voltammetric signals of zebularine in cathodic potential range at m-AgSAE and cathodic and anodic potential range at PGE. Zebularine offers one irreversible cathodic peak at m-AgSAE in the whole studied pH range (2 – 12), two quasireversible signals at PGE as well as one anodic peak, which probably corresponds to the reverse oxidation of the reduction product 3,4-dihydrozebularine to zebularine. It is clear, from the results of the effect of scan rate on the final observed redox signal heights, that the reduction of zebularine at m-AgSAE is diffusion controlled in both used buffers (ammonium formate/sodium phosphate buffer (AFP) pH 6.9 and acetate buffer (AcP) pH 5.0) as well as the signal “c1” at PGE, while in the case of signals “c2” and ”a” the electrode processes at PGE arein both buffers adsorption controlled. Zebularine is detectable using m-AgSAE in AFP pH 6.9 or using PGE in AcP pH 5.0 with LOD μmol l–1. Although it is possible to enzymatically incorporate zebularine into an oligonucleotide chain on the 3’ end using terminal transferase, the working electrode m-AgSAE is not sensitive enough to detect the zebularine labelled oligonucleotide. Even when the PGE was used, the anodic signal could not have been utilised. The incorporation of zebularine to the oligonucleotide structure can be, however, detected using CV at HMDE in AcP buffer.

Keywords

DNA, elektrochemie, inhibitor, methyl transferáza, pevná elektroda, pyrolytická grafitová elektroda, stříbrný amalgám, voltametrie, zebularin, electrochemistry, methyltransferase, pyrolytic graphite electrode, silver amalgam, solid electrode, voltammetry, zebularine

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 5. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 13. 6. 2016
• Supervisor: RNDr. Aleš Daňhel, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biochemistry / Biochemistry