Vývoj fluorogenních substrátů pro studium kinetiky enzymů a značení proteinů

Bc. Michaela Slánská

Bachelor's thesis

Development of fluorogenic substrates for enzyme kinetics and protein labelling

Abstract:

Fluorogenní substráty, používané jako molekulární sondy, představují v enzymologii hodnotné zdroje komplexních informací. Mohou být využity ve vysoce výkonných screeningových metodách, pro detailní kinetické analýzy, ke studiu dynamiky a hydratace enzymů, nebo pro sledování jednotlivých enzymových molekul. Tato bakalářská práce se zaměřuje na vývoj a aplikaci fluorogenních substrátů navržených pro halogenalkan dehalogenázy – modelové enzymy v proteinovém inženýrství. Vyvinuté sondy pomohly porozumět efektům mutací v přístupových tunelech na průběh katalýzy konverze strukturně odlišných substrátů. Zároveň bylo zjištěno, že tyto molekuly mohou nalézt využití v HaloTag technologii pro značení proteinů. Byly vyvinuty nové fluorogenní substráty s vyšší rozpustností ve vodném prostředí s potenciálním využitím v mikrofluidických aplikacích a poprvé byly charakterizovány fotoaktivovatelné substráty halogenalkan dehalogenáz.

Abstract:

In enzymology, fluorogenic substrates used as molecular probes represent valuable sources of complex information. They can be used in high-throughput screening assays, for detailed kinetic analyses, to track enzyme dynamics and hydration, or to observe the behaviour of single enzyme molecules. This Bachelor Thesis focuses on the development and application of fluorogenic substrates designed for haloalkane dehalogenases – model enzymes in protein engineering. The reporting power of developed probes helped understand the effects of mutations in access tunnels on the catalysis of the conversion of structurally diverse substrates. Moreover, it was found that these molecules may be used in the HaloTag protein labelling technology. Novel fluorogenic substrates with higher solubility in aqueous environments with potential applications in microfluidic assays have been developed, and, for the first time, photoswitchable substrates for haloalkane dehalogenases have been characterized.

Keywords

fluorescence, fluorogenní substrát, fotoaktivovatelný substrát, enzymologie, halogenalkan dehalogenáza, enzymová kinetika, proteinové inženýství, značení proteinů, fluorogenic substrate, photoswitchable substrate, enzymology, haloalkane dehalogenase, enzyme kinetics, protein engineering, protein labelling

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 17. 6. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 15. 7. 2020
• Supervisor: prof. RNDr. Zbyněk Prokop, Ph.D.
• Reader: doc. RNDr. Petr Skládal, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biochemistry / Biochemistry