Study of the differences in the architecture of the binding pockets of two major MDR pumps of yeast Saccharomyces cerevisiae, Pdr5p and Snq2p, using their common substrates

• Thesis title in Czech: Studium rozdílů v architektuře vazebných kapes dvou hlavních MDR pump kvasinky Saccharomyces cerevisiae, Pdr5p a Snq2p, pomocí jejich společných substrátů
• Thesis title in English: Study of the differences in the architecture of the binding pockets of two major MDR pumps of yeast Saccharomyces cerevisiae, Pdr5p and Snq2p, using their common substrates
• Key words: kvasinky, pumpy mnohonásobnej liekovej rezistencie (MDR pumpy), fluorescenčná sonda diS-C3(3)
• English key words: yeast, multidrug resistance pumps (MDR pumps), fluorescent probe diS-C3(3)
• Academic year of topic announcement: 2018/2019
• Thesis type: Bachelor's thesis
• Thesis language: angličtina
• Department: Institute of Physics of Charles University (32-FUUK)
• Supervisor: doc. RNDr. Dana Gášková, CSc.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 15.10.2018
• Date of assignment: 15.10.2018
• Confirmed by Study dept. on: 22.11.2018
• Date and time of defence: 12.09.2019 09:00
• Date of electronic submission: 17.07.2019
• Date of submission of printed version: 17.07.2019
• Date of proceeded defence: 12.09.2019
• Opponents: RNDr. Jan Krůšek, CSc.
• Advisors: Mgr. Iva Jančíková, Ph.D.

Guidelines

1. Prostudovat literaturu o membránovém potenciálu, o činnosti membránových transportérů včetně ABC pump a o technice měření pomocí fluorescenčních sond v živých kvasinkových buňkách.
2. Zvládnout metodiku kultivace kvasinek Saccharomyces cerevisiae a biologických testů (zónový a kapkový test).
3. Pomocí zónových testů nalézt společné substráty MDR pump Pdr5p a Snq2p a stanovit, zdali se váží do stejného místa či míst ve vazebné kapse pumpy.
4. Monitorovat koncentračně závislý inhibiční účinek společných substrátů na transport sondy diS-C3(3) pumpami Pdr5p a Snq2p, jehož charakter umožňuje zjistit, zdali je sonda transportována pumpou společně s testovaným substrátem.

References

1. B. Janderová: Biologie kvasinek (skriptum UK, 2000).
2. Gášková D., Čadek R., Chaloupka R., Plášek J., Sigler K.: Factors underlying membrane potential-dependent and –independent fluorescence responses of potentiometric dyes in stressed cells: diS-C3(3) in yeast, Biochim. Biophys. Acta, 1511 (1) (2001), 74-79.
3. Gášková D., Čadek R., Chaloupka R., Vacata V., Gebel J., Sigler K.: Monitoring the kinetics and performance of yeast membrane ABC transporters by diS-C3(3) fluorescence, Int. J. Biochemistry and Cell Biology, 34(8), (2002), 931-937.
4. Hendrych T., Kodedová M., Sigler K., Gášková D.: Characterization of the kinetics and mechanisms of inhibition of drugs interacting with the S. cerevisiae multidrug resistance pumps Pdr5p and Snq2p, Biochim. Biophys. Acta, 1788, (2009), 717-723.
5. Maláč J., Urbánková E., Sigler K., Gášková D.: Activity of yeast MDR pumps during growth is controlled by carbon source and the composition of growth-depleted medium: diS-C3(3) fluorescence assay, Int. J. Biochemistry and Cell Biology, 37, (2005), 2536-2543.
6. Elisabetta Balzi and Andre Goffeau: Multiple or pleiotropic drug resistance in yeast, Biochemica et Biophysica Acta, 1073 (1991) 241-252.
7. Marcin Kolaczkowski and Andre Goffeau: Active Efflux by Multidrug Transporters as One of the Strategies to Evade Chemotherapy and Novel Practical Implications of Yeast Pleiotropic Drug Resistance, Pharmacol. Ther. Vol. 76, Nos. 1-3, pp. 219-242, 1997.
8. Zahumenský J., Jančíková I., Drietomská A., Švenkrtová A., Hlaváček O., Hendrych T., Plášek J., Sigler K., Gášková D.: Yeast Tok1p channel is a major contributor to membrane potential maintenance under chemical stress, Biochimica et Biophysica Acta – Biomembranes, 1859 (2017) 1974–1985.
9. Jančíková I., Zahumenský J., Gbelská Y., Gášková D.: Differences in the arrangement of the Pdr5p multidrug transporter binding pocket of Saccharomyces cerevisiae and Kluyveromyces lactis, FEMS Yeast Research, 17 (2017) 1-13.

Preliminary scope of work

Hlavním obranným mechanizmem, který významnou měrou přispívá k rezistenci kvasinkových buněk vůči širokému spektru antifungálních léků (antimykotik), je nadměrná produkce membránových transportních proteinů (pump) exportujících léky z buněk, což vede k fenoménu mnohočetné lékové rezistence (anglicky multi-drug resistance, odtud jejich označení jako MDR pumpy). Hlavními MDR transportéry u kvasinky Saccharomyces cerevisiae jsou pumpy Pdr5p a Snq2p, které jsou navzájem vysoce homologní. Ačkoliv je známá celá řada strukturně a funkčně odlišných látek, které jsou společnými substráty těchto pump, jsou navzdory dlouhodobému intenzivnímu výzkumu v této oblasti informace o uspořádání jejich vazebných kapes stále velmi omezené.

Hlavní náplní bakalářské práce je charakterizace společných a rozdílných vlastností pumpy Pdr5p a jeho méně prozkoumaného homologu Snq2p. Konkrétně se jedná o studium uspořádání jejich vazebné kapsy, tj. počtu rozlišitelných vazebných míst a její celkové velikosti. K dosažení cílů bakalářské práce bude použita zejména diS-C3(3) fluorescenční metoda, vyvinutá v oddělení biofyziky na FÚ UK, která bude doplněna biologickými metodami (zónový a kapkový test).
Práce má převážně experimentální charakter. Metodicky i materiálově je zabezpečena na Fyzikálním ústavu UK.