Nástroj chemické biologie pro analýzu proteáz lidských patogenů: od mikrobů k Alzheimerově chorobě

• Thesis title in Czech: Nástroj chemické biologie pro analýzu proteáz lidských patogenů: od mikrobů k Alzheimerově chorobě
• Thesis title in English: Chemical biology tool for the analysis of proteases of human pathogens: from microbes to Alzheimer
• Key words: Alzheimerovy choroby, inhibitory, proteázy
• English key words: Alzheimer disease, inhibitors, proteases
• Academic year of topic announcement: 2020/2021
• Thesis type: dissertation
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Cell Biology (31-151)
• Supervisor: prof. RNDr. Jan Konvalinka, CSc.

Preliminary scope of work

Doktorandka bude vyvíjet nové chemicko biologické nástroje pro kvantifikaci, visualisaci a
cílení enzymů důležitých pro patogenesi významných lidských chorob a pro hledání jejich
účinných inhibitorů. Ve své práci bude využívat metody, nově vyvinuté ve skupině Dr. Jana
Konvalinky na UOCHB AV ČR. Jednou z nich je metoda DIANA pro kvantifikaci proteinů
využívající konjugátů inhibitorů těchto enzymů s oligonukleotidy. Vazba je pak detekována a
velmi přesně kvantifikována pomocí qPCR. Další metodou jsou synthetickéá mimetika protilátek
zvaná iBody, polymerní konjugáty založené na hydroxypropylmethakrylamidovém kopolymeru
(HPMA), dekorovaném nízkomolekulárními ligandy příslušného enzymu, které umožňují jeho
visualisaci, isolaci a/nebo zacílení.
Modelem, na kterém bude tyto nástroje používat, budou cysteinové proteasy z Porphyromonas
gingivalis. Tato bakterie, způsobující záněty dásní pacientů s pardentosou, byla identifikována v
mozcích pacientů s Alzheimerovou chorobou a velmi nedávno byla postulována hypothesa o
možné etiologické souvislosti patologie Alzheimerovy choroby se zánětem způsobeným P.
gingivalis. Cysteinové proteasy P. gingivalis jsou důležitým faktorem pathogenity viru a jejich
kvantifikace a identifikace může být důležitým nástrojem pro studium a experimentální terapii
Alzheimerovy choroby.
Doktorandka bude v rámci své disertační práce připravovat rekombinantní proteasy z P.
gingivalis, purifikovat je a charakterisovat. Navrhne a ověří metody na testování jejich aktivity
nebo správného složení (foldingu). Ve spolupráci s medicinálními chemiky na UOCHB
navrhne, otestuje a validuje metodu na kvantifikaci těchto enzymů jak in vitro, tak na buněčné
úrovni. Dále bude identifikovat jejich nízkomolekulární ligandy, a to mj. i testováním rozsáhlé
knihovny sloučenin na UOCHB AV ČR. Bude testovat aktivitu polymerních konjugátů
dekorovaných těmito ligandy pomocí biochemických metod (SPR, ELISA) a charakterisovat
jejich interakci s cílovými enzymy jak pomocí rekombinantních proteinů, tak i tkáňových řezů
experimentálních myších modelů.
Práce bude kryta běžícími granty ve skupině J. Konvalinky na UOCHB AV ČR, zejména
finanční podporou Gilead Science and IOCB Research Center Prague (do r. 2023) a grantem
Evropské komise ERA-NET JPND na studium souvislosti pathogenese Alzheimoreovy choroby
a paradentosy (“Alzheimer’s disease as a co-morbidity of chronic periodontitis with
Porphyromonas gingivalis as a causative link between both diseases; Gums and Brains”) ve
spolupráci s laboratořemi v Německu, Dánsku, Polsku a Norsku (2020-2023).
Literatura:
Dominy S.S. et al. (2019) Porphyromonas gingivalis in Alzheimer's disease brains: Evidence for disease
causation and treatment with small-molecule inhibitors. Sci Adv. 5 (1): eaau3333,
DOI: 10.1126/sciadv.aau3333.
Ashraf G.M. et al. (2018) The Possibility of an Infectious Etiology of Alzheimer Disease. Mol
Neurobiol. doi: 10.1007/s12035- 018-1388-y.
Šácha, P. et al. (2016). iBodies: Modular Synthetic Antibody Mimetics Based on Hydrophilic Polymers
Decorated with Functional Moieties. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 55, 2356-2360
Navrátil, V. et al. (2017) DNA-linked Inhibitor Antibody Assay (DIANA) for sensitive and selective
enzyme detection and inhibitor screening. Nucl. Acids Res. 45 (2), e10 DOI: 10.1093/nar/gkw853