velikost textu

The effect of peptides derived from protein transmembrane domains on membranes

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:
The effect of peptides derived from protein transmembrane domains on membranes
Název v češtině:
Vliv peptidů odvozených od transmembránových domén proteinů na membrány
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Marie Olšinová
Školitel:
Mgr. Marek Cebecauer, Ph.D.
Oponenti:
doc. RNDr. Tomáš Obšil, Ph.D.
RNDr. Robert Vácha, Ph.D.
Konzultant:
doc. Martin Hof, DSc.
Id práce:
116557
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra fyzikální a makromol. chemie (31-260)
Program studia:
Fyzikální chemie (P1404)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
20. 4. 2018
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Informace o neveřejnosti:
Příloha práce byla vyloučena ze zveřejnění.
Jazyk práce:
Angličtina
Abstrakt:
Abstrakt Složitá struktura buněčných membrán vyvolává mnoho otázek týkajících se mechanismu procesů relevantních pro správnou funkci membrán. Dizertační práce představuje čtyři články zabývající se organizací lipidových membrán a interakcemi mezi lipidy a peptidy. Experimenty byly prováděny na modelových lipidových membránách. Tyto zjednodušené systémy napodobující buněčné membrány umožňují studium protein-lipidových interakcí na molekulární úrovni a studium fyzikálně-chemických vlastností membrán kontrolovaným způsobem. Pro charakterizaci systému byly použity pokročilé fluorescenční techniky jako FCS, TDFS, FLIM a anizotropie. První publikace popisuje nově navržené fluorescenční značky založené na struktuře boron dipyrromethenu, tzv. molekulární rotory, které jsou využívány jako sondy pro měření viskozity. Podrobná analýza doby života excitovaného stavu molekulárních rotorů zanořených do lipidových membrán ukázala na různou inkorporaci jednolivých značek do membrány a na změnu orientace fluoroforů v membránách o různé rigiditě. Druhá část práce se zabývá studiem vzniku lipidových nanodomén v membráně v přítomnosti cross-linkeru. Přestože standardní fluorescenční mikroskopické techniky neumožňují přímou vizualizaci nanodomén, jejich existenci jsme byli schopni detekovat pomocí FCCS a FLIM-FRET technikami. Naše závěry byly podpořené Monte- Carlo simulacemi. Studie ukazuje dva mechanismy vzniku nanodomén v závislosti na složení lipidové membrány a koncentraci cross-linkeru. Ve třetím článku byla nově použita metoda TDFS pro stanovení orientace peptidu vzhledem k normále membrány. Předchozí výsledky poskytly základ pro čtvrtý článek věnující se studiu vlivu transmembránových peptidů na dynamiku membrán. Experimentální a výpočetní data ukazují, že zvyšující se množství peptidu v membráně zpomaluje rychlost difuze všech membránových složek v důsledku dočasného zachycení lipidových acylových řetězců hrubém povrchu peptidu. Přidání cholesterolu do studovaného systému ukázalo na vyloučení cholesterolu z blízkosti peptidu. Protože hrubý povrch je vlastní doslova všem integrálním membránovým proteinům, výsledky naší práce lze zobecnit na většinu eukaryotických buněčných membrán. Distribuce membránových proteinů a cholesterolu v buněčných membránách by proto mohla ovlivnit celou řadu intermolekulárních interakcí nebo kinetiku buněčných procesů odehrávajících se na membráně a tím ovlivňovat životně důležité funkce živých buněk.
Abstract v angličtině:
Abstract Rich structure of cell membranes raises broad number of questions regarding the mechanisms driving and regulating processes taking place on membranes. The thesis presents four articles investigating organization of lipid membranes and peptide-lipid interactions. The experiments were performed on model lipid membranes. These simplified systems that partially mimic cell membranes enable to study protein-lipid interactions at the molecular level and membrane physico-chemical properties in a controlled way. Advanced fluorescence techniques such as FCS, TDFS, FLIM and anisotropy were used for the system characterization. First publication describes newly designed fluorescence dyes based on boron dipyrromethene structure, the so- called molecular rotors, which are reported to be viscosity-sensitive probes. Detailed analysis of fluorescence lifetime of excited state of the molecular rotors inserted into lipid membranes showed diverse incorporation of dyes into membranes and their reorientation in membranes of different rigidity. The second part investigates existence of lipid nanodomains in membranes caused by the presence of a cross-linker. Even though standard fluorescence microscopy techniques do not allow direct visualization of the nanodomains, we were able to detect these structures by employment of FCCS and FLIM-FRET techniques supported by Monte-Carlo simulations. The study showed two mechanisms of nanodomain formation depending on the membrane lipid composition and concentration of the cross-linker. In the third part, TDFS method was newly applied to determine the peptide orientation with respect to the membrane normal. The results from the previous studies set the basis for the fourth paper investigating membrane dynamics in the presence of peptides. Experimental and computational results show that increasing amount of the peptide reduces diffusion rate of all membrane components due to temporal lipid acyl chain trapping on the rough surface of the peptide. In cholesterol-containing membranes, the sterol segregates from peptide surface. Due to the fact that rough surface is an intrinsic property of literally all integral membrane proteins the results of our work can be generalized to most eukaryotic cell membranes. Distribution of membrane proteins and cholesterol in cell membranes could therefore affect a variety of intermolecular interactions and reaction kinetics of cellular processes associated with membranes, thus affecting vital functions of living cells.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Marie Olšinová 4.74 MB
Stáhnout Příloha k práci Mgr. Marie Olšinová 26.25 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Marie Olšinová 179 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Marie Olšinová 176 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Marie Olšinová 360 kB
Stáhnout Posudek vedoucího Mgr. Marek Cebecauer, Ph.D. 728 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Tomáš Obšil, Ph.D. 321 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Robert Vácha, Ph.D. 114 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 1.06 MB