velikost textu

Structural studies and tissue distribution of human GCPII and characterization of its rat and porcine orthologs

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Structural studies and tissue distribution of human GCPII and characterization of its rat and porcine orthologs
Název v češtině:
Studium struktury a tkáňové distribuce lidské GCPII a charakterizace jejího krysího a prasečího orthologu
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Miroslava Rovenská, Ph.D.
Školitel:
doc. RNDr. Jan Konvalinka, CSc.
Oponenti:
prof. MUDr. Jiří Jonák, DrSc.
prof. MUDr. Pavel Martásek, DrSc.
Id práce:
112591
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra biochemie (31-250)
Program studia:
Biochemie (P1406)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
29. 5. 2008
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Informace o neveřejnosti:
Příloha práce byla vyloučena ze zveřejnění.
Jazyk práce:
Angličtina
Abstrakt:
Vzhiedem ke sr potenciiíJnímu k,Iinickén u*''o je GCPI studována ]aboratořích světa a na ha různých úrovních. v mnoha Publikace zde obsažen .o .'u odráží i v předkládané se tÝtaji auou r,taunictr di ze,rtaěnÍ práci. te.se : 1. ana|ýzy rnterakcí s ligandy; struktury GCPII jejích 2. ;e ,uo'u distribuce ccPn a v tiasrrn tkáních oruhů (krysa. a ftáních dvou modelových o.u.., u * prr.ru;ých orthologů Struktumí ..uo,. 'n".,.u, "r,u.utt..i'u.. lidské GCPil. *.,un*o mrsta ccpu rozšiŤit znalosti, u*., ; ;;"u.n substrátu jsou mofivovány moh'y napomoci *."nJ'o' úsilím r..vuŽitelných bud,jal<o.by rakoviny. Dvě z publik ibitory při ""*oou.o,o*i"n' u, obsažených v této práci *j:ffi:ffiT:[:T: r'aktivním o",u''n. zabývají vazbou GcPIIu.íto vjednom a ligandu podmísto sl' Na 'í..ě případě sou.." zráklac G CPtr k s u trá-',;ilil: *í*:r *ffi {}"l.il$.n:ů;::H; bs a{nvnl místo GCPII schopné, limitykladenénalin"na."::'..^j: během vazby ligandu tolerance enzymu Všechny tyto informace :::*::."*"pro design sou užitečné k modifikacím molekuly,ligandu' s,Ioučenin s vysokou vhodnýrni farmakokinetic arinitou te ccptl' a farmakodyrramickými s vysokou vlastnostmi a v pffpadě inhibiční..nooo.' inhibitoni též v tomto směru jiste oo"...' *il:."illiÍ*;ill.''";:lffiffi1*nédalších, která analyzuje a GJu424 [rukopis reakění omezením pot.n.ial " o,,o*".,. by bohužel mohl býtil;;ff;i::.#Y:'ffiT;-ých přístupůza|oženýchna GCPI se vyskytuje temcr tkáních. Zpoěátkuse výrrraone soudilo, že cCP[ proshty, činilo výbomý ";;,_:.srycn se zvýšenou expresí J.':"T:T::.::;L,.ť'" vkarcinomu výsledky ukazovaly, PostuPem ěasu ale další ž. ."p,"." GCPII není a další omezena jen nS do této práce prezentuje výsledky systemadcké po.tvrzuje více či méně výraznou expresi GCPII ve větš "il ";;::.::}'::1 illffi.-Til: zohledněno při plrínovani většině znich. Toto zjištění musí být n""u"' :. "l,l",j:::: m**;;",l*I!lry::':T:il.T::.;ÍrT j*i*',n* n,'ravých tkání (především ledvin a tenkého.,,"uu, systému, sleziny, jater. u..., uysoke V této publikaci ,". nu,Tu,.u,nu"u;i '*;";Jffho ještě dalšívarování: exprese GCPil vlidských, praseČíchtkáních se ,,.nu^I,,., krysích a ";;;:;1::_JilT:# i,li.::::::. mít stále na u.,", * krvsa jednes jed",, "*,*., Je numo ) paměti, Že I9 GCPII chybí v několika krysích tkáních, v nichž je u člověka přítomna, a naopak. Tato publikace ale přináší i dobrou zprávu: krysí a prasečíGCPII vykazují velmi podobné kinetické parametry (K. and k*.) jako lidská GCPII a navíc jsou, stejně jako ona, citlivé k inhibitoru 2-PMPA. Lze se tedy domnívat' že tyto orthology mohou být vhodnou aproximací lidského enzynru v kinetických studiích, např. při testování inhibitorů. Je ovšem nutno poilramenat' že vysledky jak aktivitních měření, tak imunochemické analýzy mohou být superpozicí signálů (lidské) GCPII a jejích homologů' zejména nejbližšího z nich, glutamátkarboxypeptidasy III (GCPI[). Lidská GCPtrI hydrolyzuje NAAG se srovnatelnou efektivitou jako GCPtr a je rovněž inhiboviína 2-PMPA. Struktura lidské GCPIII' kterou vyřešili Hlouchová a Bařinka [rukopis v přípravě]' je velmi podobná struktuře GCPIL zdá se proto' že připravit ligand specificky Íoz'eznávaný GCPII' nitoli však GCPIII' bude velmi obtížné. I vzhledem k potenciálnímu terapeutickému využitíGCPII by bylo velmi přínosné znát přesnou fyziologickou roli GCPII mimo nervový systém a tenké střevo. Na základě její podobnosti s transfeninovým receptorem a schopnosti internďizace soudíme, že GCPII funguje nejen jako hydrolasa, ale také jako receptor pro zatím neznárný ligand. Autorka předkládané práce strávila hledáním tohoto ligandu několik let. bohužel bez kýženého výsledku. odpověď na tuto oÍízkuby jistě mohla napomoci vývoji nových terapeutických strategií, což je cílem i všech publikací obsažených v této práci. 20
Abstract v angličtině:
Since GCPII is a potential pharmacological target, it is being extensively snrdied in many labs all around the world and these studies comprise many topics. This is minored also by this PhD thesis. The papers included here concem two major issues: 1. analysis ofGCPII structure and interactions with ligands; 2. study of CCPII distribution in tissues of human and two other species considered as potential animal models and kinetic characterization of the corresponding GCPII orthologs. Structural studies of GCPII active site and substrate binding are driven by the attempt to broaden the information that could help the rational design of novel small GCPII ligands, functioning either as inhibitors in neuronal damage or as imaging agents in cancer diagnosis. Two papers included in this thesis describe ligand binding in the GCPII active site in detail, with particular ernphasis on the Sl'pocket in one case and on the Sl pocket in the other' Based on our findings, we can describe a set of interactions goveming GCPII affinity to a substrate, accommodations that CCPII active site is capable of during ligand binding, the limits imposed on the ligand and tolerance of the enzyme to varying ligand nature. All these pieces of infomation are useful for the design of novel compounds with high affinity to GCPII' sufÍicient bioavailabi|ity, convenient pharmacokinetic and pharmacodynamic parameters, and in case of inhibitors also with high inhibition potency. This could be further assisted by the new paper of Bařinka, Plechanovová et aI'' that analyzes the reaction mechanism, particularly the role of Glu424, the predicted proton shuttle [manuscript in preparationl. Unfortunately, there is a relevant obstacle that could limit the benefit of some of the therapeutic approaches targeting GCPII: the widespread distribution of GCPII in human body. In the beginning of studying GCPII, the enzyme was thought to be prostate-specific, which, together with its upregulated expression in prostate carcinoma, made it an excellent candidate target for prostate cancer treatment. However, as the time went by, more and more results have been showing that the GCPII expression is not restricted to the prostate. The third paper included in the tlresis involves a systematic study of GCPII expression in twenty-one human tissues and confirms more or less pronounced GCPII expression in the majority of them. This finding must cerrainly be taken into account in planning new anticancer strategies exploiting GCPII as a target (for exanple, antibodies recognizing GCPII conjugated to toxins or radiolabeled), especially with respect to a potential harm that could be made to healthy tissues t9 (particularly nervous system, spleen, liveq kidney, and small intestine that also display high GCPII levels). This paper provides one more warning yet: GCPII expression in human, rat, and pig differ significantly, which is relevant especially with respect to the fact that rat is one of the most common animal models that are currently usď' one should stil| keep in mind that GCPtr is absent in several rat tissues that are GCPll-positive in human and vice versa, when using rat as an animal model for testing new GCPII-based diagnostic/therapeutic strategies in vivo. The good news given by this paper is that rat and pig GCPII display very similar kinetic parameters (K. and k"ot) as human enzyme and, moreover, are susceptible to its selective inhibitor 2-PMPA. It can thus be infened that these orthologs could serve as a suitable approximation of human GCPII in kinetic studies, for example inhibitor testing. However, it should be noted that the activity as well as immuno(histo)chemistry results could represent superposition of signals of human GCPII and its homologs, especially the closest of them, GCPIII. Human GCPIII is capable of NAAG hydrolysis with a comparable catalytic efficiency as GCPII and is also susceptible to 2-PMPA (measured at our laboratory; t43]). Not surprisingly, the structure of human GCPIII, determined by Hlouchová and Bařinka [manuscript in preparation], is very similar to that of GCPII. Given a very similar structure of these enzymes, it seems that it would be difficult to synthesize a specific ligand of CCPII that is not recognized by GCPIII. For the therapeutic exploitation of GCPII. it uould be very useful to know the precise physiological role of CCPII outside the nervous system and small intestine. Based on its structural similarity to the transferrin receptor and capability to intemalize, we hypothesize that GCPII acts not only as a hydrolase, but could also sene as a receptor for a yet unknown ligand. The author of this thesis spent several years searching for the GCPII ligand, unfortunately with no result. Answer to this question could help to establish new GCPII-based therapeutic interventions, which is also the aim of all the papers included in the thesis. )n
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Miroslava Rovenská, Ph.D. 530 kB
Stáhnout Příloha k práci Mgr. Miroslava Rovenská, Ph.D. 7.2 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Miroslava Rovenská, Ph.D. 656 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Miroslava Rovenská, Ph.D. 694 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. MUDr. Jiří Jonák, DrSc. 145 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. MUDr. Pavel Martásek, DrSc. 1.59 MB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 435 kB