Biologické účinky tetrapyrolových sloučenin a jejich derivátů

• Název práce v češtině: Biologické účinky tetrapyrolových sloučenin a jejich derivátů
• Název v anglickém jazyce: Biological effects of tetrapyrrole compounds and their derivatives
• Klíčová slova: bilirubin, lumirubin, tetrapyrol, receptor, biologické účinky, novorozenecká žloutenka
• Klíčová slova anglicky: bilirubin, lumirubin, tetrapyrrole, receptor, biological effects, neonatal jaundice
• Akademický rok vypsání: 2019/2020
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Ústav lékařské biochemie a laboratorní diagnostiky 1. LF UK a VFN (11-00410)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Aleš Dvořák, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 15.10.2020
• Datum zadání: 15.10.2020

Předběžná náplň práce

Mírná elevace koncentrace bilirubinu (BR) v séru zvyšuje antioxidační kapacitu, působí protizánětlivě a cytoprotektivně. K tomu přispívá i doposud málo prozkoumaná schopnost BR vázat se na specifické molekuly (membránové receptory, ApoD, FABP1, lipokaliny atd.), čímž může ovlivnit fyziologické pochody skrze modulaci např. metabolismu, redoxní rovnováhy či transkripce.
Extrémně vysoké hladiny BR podporují naopak zánětlivou odpověď, negativně ovlivňují buněčný metabolismus a mohou být výsledně cytotoxické. S tím souvisí i nutnost léčby závažné novorozenecké žloutenky, pro kterou je od 50. let 20. století využívána fototerapie (PT) modro-zeleným světlem (400-520 nm), přeměňující BR na snáze exkretovatelné polárnější fotoizomery (PI) a další oxidační produkty. Ačkoliv je PT považována za bezpečnou, nedávná data poukazují na zvýšená zdravotní rizika, zejména u novorozenců s extrémně nízkou porodní hmotností. Jedním z možných vysvětlení těchto negativních vedlejších jevů je nezanedbatelná biologická aktivita samotných PI bilirubinu, ovšem informace o jejich detailnějším působení jsou neúplné nebo zcela chybí.
V této disertační práci bude studován fyziologický význam působení BR a jeho PI a dalších oxidačních produktů na relevantní biologicky aktivní molekuly spouštějící buněčnou signalizaci a to v in vitro, případně in vivo podmínkách. Experimenty by měly být zaměřeny jak na obecnější část (iniciované fenotypové změny, fyziologickou odezvu, kinetiku membránového transportu PI a BR, tkáňově specifické působení), tak na snahu zmapovat některé zásadní signální dráhy. Tedy na mechanismus účinku a systémové působení vybraných pyrolů.
Získaná data z tohoto projektu by mohla sloužit k odhalení detailních příčin vedlejších (negativních) efektů PT a zároveň pomoci objasnit mechanismus relativně konzistentního působení BR a některých jeho analogů, kterým se v laboratoři zabýváme již řadu let, na určité intracelulární kompartmenty.
Disponujeme metodickými zkušenostmi a znalostmi – rutině provádíme izolace a purifikace lumirubinu (nejzastoupenějšího fotoproduktu bilirubinu) a dalších tetrapyrolových sloučenin, pro které chybí komerční standardy. Mimoto dlouhodobě spolupracujeme s brněnskou laboratoří fotochemie prof. Petra Klána, kde v současné době probíhá syntéza standardů různých PI. Disponujeme mnoha molekulárně-biologickými a analytickými metodami, včetně validované metody LC-MS pro simultánní stanovení BR a dalších pyrolů. V neposlední řadě spolupracujeme s terstskou laboratoří prof. Tiribelliho, která je zaměřena na patofyziologický význam BR, nebo s prof. Urbanovou z VŠCHT, kde měříme vazebné pyrol-proteinové interakce.
Laboratoř Hepatologie působí na tomto výzkumném poli mnoho let a pravidelně svou práci publikuje. Dokládají to i získané granty – v současné době je práce financována z GAČR No. 18-12477S a AZV NV18-07-00342; v tomto roce budou podány další návrhy grantů. Mimoto byl získán grant pro specifický vysokoškolský výzkum.
Zaměření práce a plánované experimenty tedy budou v souladu s probíhajícím výzkumem, který je a v dalším výhledu i bude jedním z hlavních témat našeho vědeckého týmu.