Analýza mechanismů enzymových reakcí na úrovni jednotlivých molekul

Bc. Marie Ptáčková

Diplomová práce

Analyzing enzyme mechanisms at the single-molecule level

Anotace:

Enzymy mají pro biotechnologii obrovský význam. Většina studií reakčních mechanismů a katalytických aktivit enzymů byla provedena pomocí standardních analytických měření, jejichž výsledkem je průměrná hodnota signálu všech přítomných molekul. Tento výsledek ale nezohledňuje heterogenitu systému a možné odlišné chování jednotlivých molekul. Proto byla vyvinuta metoda “single molecule assay”, která umožňuje měřit aktivitu každé molekuly zvlášť. Cílem této práce bylo optimalizovat analýzu jednotlivých molekul enzymu ve femtolitrových jamkách pomocí fluorescenční mikroskopie. To zahrnovalo návrh a výrobu držáku pro disk, optimalizaci pracovního protokolu a samotné experimenty, při nichž byla měřena aktivita enzymu β-galaktosidázy.

Abstract:

Enzymes have an enormous importance in biotechnology. Most studies of the reaction mechanisms and catalytic activity of enzymes have been carried out using standard analytical measurements, which resulted in an average signal value of all present molecules. However, this result does not include the heterogeneity of the system and the possible various behaviour of individual molecules. Therefore, a single molecule assay was developed which allows the separate measurement of each molecule activity. The aim of this work was to optimise the analysis of single enzyme molecules in femtoliter wells by fluorescence microscopy. This included the design and fabrication of the disc holder, optimisation of the protocol and the experiments itself, in which the activity of the enzyme β-galactosidase was measured.

Keywords

β-galaktosidáza, analýza jednotlivých molekul, enzymová kinetika, ultrasensitivní měření, SimoA disk, fluorescenční mikroskopie, β-galactosidase, single molecule analysis, enzyme kinetics, ultrasensitive measurements, SimoA disc, fluorescence microscopy

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 25. 5. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 28. 6. 2023
• Vedoucí: Dr. rer. nat. habil. Hans-Heiner Gorris
• Oponent: Mgr. Karel Lacina, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Biotechnologie / Biotechnologie