Studium elektrochemických vlastností syntetických oligonukleotidů a DNA modifikovaných redoxaktivními skupinami

Mgr. Pavlína Vidláková, Ph.D.

Doctoral thesis

Study of electrochemical properties of of synthetic oligonucleotides and DNA modified with redox-active moieties

Abstract:

V této disertační práci se věnujeme elektrochemické analýze nukleotidových sekvencí s využitím elektrochemických značek a vlastnostem těchto značek. Teoretická část práce je zaměřena na shrnutí poznatků týkajících se elektrochemického chování nukleových kyselin a oligonukleotidů s využitím různých typů elektrod a elektrochemických metod. Dále jsou zde popsány metody značení nukleových kyselin elektroaktivními značkami a také příprava a použití DNA-biosenzorů. Experimentální část je přiložena ve formě pěti publikací otištěných v impaktovaných časopisech, viz přílohy 1-5. V kapitole Výsledky a diskuze jsou shrnuty a stručně komentovány výsledky obsažené v těchto článcích. Tyto články jsou zaměřené především na přípravu nových elektrochemickým značek (antrachinonu, nitrofenylu, benzofurazanu a butylakrylátu) využitelných pro značení DNA a přípravu biosenzorů a detailní studium elektrochemického chování těchto látek a to jak samostatně, tak v různých kombinacích. Tyto značky byly pomocí metody prodlužování primeru inkorporovány do molekul oligonukleotidů a takto připravené oligonukleotidy byly opět elektrochemicky studovány. Poslední článek je zaměřen na elektrochemické studium DNA modifikované kancerostatikem cisplatinou. Cisplatina se kovalentně váže na DNA, nejčastějším vazebným místem jsou dinukleotidové motivy GG a AG. Při elektrochemické redukci komplexních sloučenin platiny na rtuťových elektrodách dochází ke katalytickému vylučování vodíku. Tento proces je možné využít pro citlivé stanovení modifikované DNA.

Abstract:

In this thesis we deal with electrochemical analysis of nucleotide sequences using electroactive labels and properties of these labels. The theoretical part is concentrated on summary of findings regarding of electrochemical behavior of nucleic acid and oligonucleotides using of various types of electrodes and electrochemical methods. Further are there methods of DNA labeling with using electroactive tags and methods of preparation of DNA-biosensors.Experimental part of the thesis encompasses five papers published in international peer-reviewed journals (see appendices 1-5). The results included in these papers are summarized and briefly commented in the chapter Results and Discussion. These papers are concentrated on preparation of new electroactive labels for DNA and for preparation of DNA-biosensors, and on studying electrochemical behavior of these labels separately or in various combinations of several types of labels simultaneously. These tags were incorporated into oligonucleotides with using primer extension and these oligonucleotides were electrochemically studied. The last paper deals about electrochemical analysis of cisplatin modified DNA. Cisplatin binds covalently on DNA (especially on dinucleotide motifs GG and AG). Electrochemical reduction of cisplatin-DNA adduct at mercury electrodes is accompanied by catalytic hydrogen evolution. This process can be used for sensitive analyses of modified DNA.

Keywords

Elektrochemie, DNA, DNA modifikace, DNA senzory Electrochemistry, DNA modification, DNA sensors

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 5. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 16. 9. 2015
• Supervisor: doc. RNDr. Miroslav Fojta, CSc.
• Reader: doc. RNDr. Vlastimil Vyskočil, Ph.D., doc. Ing. Tomáš Navrátil, Dr.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Physics (4-years) / Biophysics