velikost textu

Impact of membrane properties on clustering of transmembrane peptides

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:
Impact of membrane properties on clustering of transmembrane peptides
Název v češtině:
Vliv membránových vlastností na shlukování transmembránových peptidů
Typ:
Diplomová práce
Autor:
Bc. Ján Sabó
Vedoucí:
Mgr. Marek Cebecauer, Ph.D.
Oponent:
Mgr. Ondřej Vít, Ph.D.
Konzultant:
RNDr. Petr Novák, Ph.D.
Id práce:
207485
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra biochemie (31-250)
Program studia:
Biochemie (N1406)
Obor studia:
Biochemie (NBIOD)
Přidělovaný titul:
Mgr.
Datum obhajoby:
3. 9. 2019
Výsledek obhajoby:
Výborně
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
liposomy, syntetické transmembránové peptidy, tvorba klastrů, fluorescenční spektroskopie
Klíčová slova v angličtině:
liposomes, synthetic transmembrane peptides, clustering, fluorescence spectroscopy
Abstrakt:
Abstrakt Odpověď na chybně sbalené proteiny (dále jen UPR, z angl. „unfolded protein response“) je komplexní buněčný mechanizmus vyvolaný v reakci na stres endoplasmatického retikula (dále jen ER), který může být způsoben různými faktory. Proteinové přenašeče signálu UPR, které jsou zakotveny do membrány ER pomocí jednoho α-helixu, mohou rozpoznat také stres ER indukovaný lipidy. Studie těchto přenašečů signálu UPR, zejména PERK a IRE1, poukazují na schopnost přenašečů rozlišovat změny ve vlastnostech membrány ER tvorbou agregátů a tím se aktivovat. Schopnost proteinu IRE1 rozeznat změnu v membránových vlastnostech včetně jeho následné aktivace byla zachována i v mutantu, kde nativní transmembránová doména byla zaměněna za polyLeu α-helix. Mechanizmus aktivace proteinu IRE1 během lipidy indukované UPR ale nebyl objasněn. Ke studiu chování proteinů v membránách jsme použili modelové lipidové membrány ve formě vezikul (liposomy), ve kterých lze jednoduše měnit membránové vlastnosti změnou lipidového složení. Jako zjednodušený model přenašeče signálu UPR v ER byl použit syntetický transmembránový peptid s polyLeu jádrem. Pro kvalitativní a semi- kvantitativní analýzu liposomů byla použita metoda dynamického rozptylu světla (DLS, z angl. „dynamic light scattering“). Tvorba agregátů syntetických peptidů v membránách liposomů byla určena pomocí časově rozlišené anizotropie fluorescence. Výsledky získané metodou DLS poukazují na úspěšnou tvorbu liposomů s požadovanou velikostí ve všech testovaných složeních modelových membrán. V porovnání se studiemi na živých buňkách, přítomnost cholesterolu a palmitátu v modelových membránách neindukovala tvorbu peptidových agregátů. Transmembránové peptidy ale vytvářeli klastry v přítomnosti negativního hydrofobního rozdílu nebo v modelových membránách s vysokou rigiditou. Nejvýraznější změna v agregaci peptidů byla zaznamenána u peptidů s rozdílným nábojem aminokyselin na okrajích hydrofobního jádra transmembránového peptidu. V této práci jsme ukázali, že metodu časově rozlišené anizotropie fluorescence lze využít k detekci peptidových agregátů v modelových membránách. Výsledky této práce dále poukazují na důležitost celkového náboje v sekvencích aminokyselin v blízkosti transmembránové domény proteinů. Tento faktor by mohl přispívat k molekulárnímu mechanizmu aktivace senzorů stresu ER. Klíčová slova: liposomy, syntetické transmembránové peptidy, tvorba klastrů, fluorescenční spektroskopie
Abstract v angličtině:
Abstract Unfolded protein response (UPR) is a complex cellular mechanism induced upon ER stress caused by various environmental factors. Single spanning signal transducers of UPR were reported to recognise also lipid-induced ER stress. Studies of these transducers, namely PERK and IRE1 uncovered that they can sense change in membrane properties and activate themselves by clustering. Moreover, signal transducer IRE1 retained ability to sense changes in the membrane properties with TMD exchanged for a polyLeu α-helix. It was thus unclear what mechanism drives lipid-induced UPR via IRE1. We employed model membrane system in form of LUVs, where properties of membranes can be readily altered by specific lipid composition. As a simplified model of the UPR signal transducers in the ER, synthetic transmembrane peptides with polyLeu core were used. Dynamic light scattering (DLS) has been used for qualitative and semi-quantitative analysis of LUVs. Clustering of synthetic peptides was determined by time resolved anisotropy of fluorescence. DLS results demonstrate successful formation of vesicles with a desired size in all planned composition. On the contrary to the studies in living cells, the presence of cholesterol or palmitic acid in model membranes did not induce the aggregation of transmembrane peptides. However, the formation of peptide clusters was observed under the conditions of negative hydrophobic mismatch or a very high membrane rigidity. The most noticeable change in the aggregation of peptides was detected when a charge of their flanking residues was altered. In summary, we show that the used method is suitable for recognition of peptide clustering in model membranes. Current results also indicate the importance of a net charge of flanking residues as a factor in molecular mechanism which may contribute to the activation of ER stress sensors. Key words: liposomes, synthetic transmembrane peptides, clustering, fluorescence spectroscopy
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Bc. Ján Sabó 3.01 MB
Stáhnout Příloha k práci Bc. Ján Sabó 69 kB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Bc. Ján Sabó 94 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Bc. Ján Sabó 90 kB
Stáhnout Posudek vedoucího Mgr. Marek Cebecauer, Ph.D. 206 kB
Stáhnout Posudek oponenta Mgr. Ondřej Vít, Ph.D. 228 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby prof. RNDr. Petr Hodek, CSc. 154 kB