Vývoj nových metod pro studium protein-ligandových interakcí

• Thesis title in Czech: Vývoj nových metod pro studium protein-ligandových interakcí
• Thesis title in English: Development of new methods for the study of protein-ligand interactions
• Academic year of topic announcement: 2022/2023
• Thesis type: dissertation
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Analytical Chemistry (31-230)
• Supervisor: prof. RNDr. Zuzana Bosáková, CSc.
• Author: hidden - assigned by the advisor
• Date of registration: 05.10.2022
• Date of assignment: 06.10.2022
• Advisors: doc. RNDr. Pavla Bojarová, Ph.D.

Preliminary scope of work

Komplexní problematika spolehlivé a reprodukovatelné kvantifikace a detailní charakterizace
interakcí mezi biomedicínsky relevantním proteinem a jeho syntetickým ligandem umožňuje získat
nové informace pro návrh lepších diagnostických i terapeutických nástrojů. Pro perspektivnost
analytické metody jsou základním požadavkem vysoká citlivost a specifita. Tyto parametry mohou
být obtížně dosažitelné u vysoce složitých systémů, jako jsou lektin-sacharidové komplexy.
Vazebné místo lektinového receptoru bývá často mělké a konzervované v rámci celé třídy lektinů,
což komplikuje vývoj dostatečně selektivních sacharidových ligandů s vysokou selektivitou. Na
druhou stranu nabízejí sacharidová diagnostika a terapeutika zásadní výhodu pro detekci biologické
aktivity lektinového receptoru, což nelze dosáhnout pomocí protilátek. Tato práce se zabývá
novými metodami studia lektin-sacharidové interakce, a to primárně na biologickém systému
galektinů významných z hlediska jejich implikace v řadě chorob, zejména rakoviny.
První část práce bude věnována vývoji a optimalizaci stanovení nové metody pro charakterizaci
protein-sacharidových interakci, interferometrie na biovrstvě (Biolayer Interferometry; BLI). Tato
metoda umožňuje stanovení interakce mezi biomolekulami na rozhraní pevné fáze a roztoku, kdy je
jeden z interakčních partnerů imobilizován na biosenzoru. Je vhodná nejen pro sledování interakce
v biologických systémech, ale i pro studium kinetiky této interakce. V rámci předchozí práce byla
vyvinuta metoda cílená imobilizace lektinů na biosenzor prostřednictvím specifického peptidu, tzv.
„Avi-tag“, nesoucího molekulu biotinu. Cílem práce je připravit sérii takto značených konstruktů
knihovny lidských galektinů a optimalizovat jejich použití pro měření avidity a selektivity
vybraných syntetických glykokonjugátů k těmto galektinům, ideálně v high-throughput uspořádání.
Výsledky budou porovnány s referenčními daty isotermální titrační kalorimetrie (Isothermal
Titration Calorimetry, ITC) a povrchové plasmonové rezonance (Surface Plasmon Resonance,
SPR).
Ve druhé části práce bude prozkoumána interakce vybraných syntetických glykokonjugátů
s galektiny pomocí metody nukleární magnetické rezonance (NMR). V rámci práce budou
připraveny 15 N-značené galektiny. Pro měření budou vybrány syntetické ligandy, které k nim
vykazují překvapivou selektivitu nebo zvláště vysokou aviditu. Cílem analýzy bude odhalit
strukturně-afinitní zákonitosti a definovat důležité strukturní parametry pro další vývoj těchto
glykokonjugátů.
Metody: ELISA, ITC, SPR, BLI, NMR
Literatura:
L. Bumba, D. Laaf, V. Spiwok, L. Elling, V. Křen, a P. Bojarová, Int. J. Mol. Sci. 2018, 19, 372.
S. Bertuzzi, A. Gimeno, A. Martinez-Castillo, M. G. Lete, S. Delgado, C. Airoldi, M. R. Tavares, M. Bláhová, P.
Chytil, V. Křen, N. G. A. Abrescia, A. Ardá, P. Bojarová a J. Jiménez-Barbero, Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 6000.
T. Vašíček, V. Spiwok, J. Červený, L. Petrásková, L. Bumba, D. Vrbata, H. Pelantová, V. Křen a P. Bojarová, Chem.
Eur. J. 2020, 26, 9620.