velikost textu

Strukturní a funkční analýza katepsinu B1 z krevničky Schistosoma mansoni

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:
Strukturní a funkční analýza katepsinu B1 z krevničky Schistosoma mansoni
Název v angličtině:
Structural and functional analysis of cathepsin B1 from the blood fluke, Schistosoma mansoni
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Adéla Jílková, Ph.D.
Školitel:
RNDr. Michael Mareš, CSc.
Oponenti:
doc. RNDr. Tomáš Obšil, Ph.D.
RNDr. Libor Mikeš, Ph.D.
Konzultant:
doc. RNDr. Jan Konvalinka, CSc.
Id práce:
84736
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra biochemie (31-250)
Program studia:
Biochemie (P1406)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
3. 10. 2014
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Klíčová slova:
krevnička, proteasa, katepsin, hemoglobin, zymogen, inhibitor, vývoj léčiv, krystalová struktura, glykosaminoglykan
Klíčová slova v angličtině:
schistosoma, protease, cathepsin, hemoglobin, zymogen, inhibitor, drug design, crystal structure, glycosaminoglycan
Abstrakt:
Abstrakt Schistosomóza je závažné infekční onemocnění postihující více než 200 milionů lidí v oblasti tropů a subtropů. Původcem je parazit krevnička, který žije v cévách člověka a živiny získává degradací hemoglobinu z krve hostitele působením trávicích proteas. V současnosti je k dispozici pouze jediný lék proti schistosomóze a hrozba vzniku rezistence vyvolává potřebu vývoje nových terapeutik. Katepsin B1 (SmCB1) je klíčovou trávicí proteasou krevničky střevní (Schistosoma mansoni) a představuje cílovou molekulu pro terapeutický zásah. Tato práce podává komplexní charakterizaci SmCB1 zaměřenou na vztah struktury a aktivity a na inhibiční regulaci s využitím šesti vyřešených krystalografických struktur molekulárních forem a komplexů SmCB1. SmCB1 je syntetizován ve formě neaktivního zymogenu, ve kterém N-koncový propeptid působí jako přirozený intramolekulární inhibitor blokující aktivní místo. Detailní biochemickou a strukturní analýzou byl identifikován nový unikátní mechanismus procesu aktivace zymogenu, při kterém je propeptid odštěpen, a byla popsána regulace tohoto procesu pomocí glykosaminoglykanů. Studium proteolytické aktivity SmCB1 prokázalo, že se jedná o enzym působící jako endopeptidasa i exopeptidasa a představuje tak účinný nástroj pro trávení hemoglobinu hostitele. Významná část práce se zabývala vyhledáním účinných molekul pro inhibici SmCB1 a to s využitím dvou přístupů. Zaprvé byly navrženy a syntetizovány reverzibilní peptidové inhibitory odvozené ze struktury propeptidu, které jsou funkční in vitro v mikromolárních koncentracích. Zadruhé byly identifikovány peptidomimetické inhibitory s vinylsulfonovou reaktivní skupinou, které jsou funkční in vitro v nanomolárních koncentracích. Mechanismus jejich interakce byl detailně studován pomocí krystalových struktur komplexů s SmCB1 a s využitím metod výpočetní chemie. Účinnost vinylsulfonových inhibitorů byla prokázána ex vivo při supresi živých parazitů. Závěrem, tato práce pomohla definovat SmCB1 jako cílovou molekulu pro supresi S. mansoni a přinesla nové typy inhibitorů pro potenciální vývoj léčiv proti schistosomóze.
Abstract v angličtině:
Abstract Schistosomiasis is a serious infectious disease that afflicts over 200 million people in tropical and subtropical regions. It is caused by Schistosoma blood flukes that live in human blood vessels and obtain nutrients from host hemoglobin, which is degraded by digestive proteases. Current therapy relies on a single drug and concern over resistance necessitates new drug development. In Schistosoma mansoni, cathepsin B1 (SmCB1) is a critical digestive protease that is a target molecule for therapeutic interventions. This thesis provides a comprehensive characterization of SmCB1 focused on structure-activity relationships and inhibitory regulation based on six crystal structures solved for SmCB1 molecular forms and complexes. SmCB1 is biosynthesized as an inactive zymogen in which the N-terminal propeptide operates as a natural intra-molecular inhibitor by blocking the active site. Detailed biochemical and structural analyses have identified a new and, so far, unique mechanism of SmCB1 zymogen activation through which the propeptide is proteolytically removed and the regulatory role of glycosaminoglycans in this process has been described. A study of SmCB1 proteolytic activity has revealed that the enzyme acts in two modes, as endopeptidase and exopeptidase, which makes it an efficient tool for host hemoglobin digestion. A major part of the thesis focused on the identification of new molecules for SmCB1 inhibition using two different approaches. First, reversible peptide inhibitors derived from the structure of the SmCB1 propeptide were designed and synthesized that are effective in vitro in the micromolar concentration range. Second, peptidomimetic inhibitors with a vinyl sulfone reactive group were identified that are effective in vitro in the nanomolar concentration range. The mechanism of the interaction between SmCB1 and the vinyl sulfone inhibitors was studied in detail using crystallographic structures of SmCB1 in complexes with the inhibitors and by computational chemistry methods. Finally, the ex vivo efficiency of the vinyl sulfone inhibitors was demonstrated by the suppression of live schistosoma parasites in culture. To conclude, this thesis has defined SmCB1 as a target molecule for the suppression of S. mansoni and has identified new types of inhibitors for the development of potential anti- schistosomal drugs.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Adéla Jílková, Ph.D. 19.07 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Adéla Jílková, Ph.D. 100 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Adéla Jílková, Ph.D. 85 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Adéla Jílková, Ph.D. 751 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Tomáš Obšil, Ph.D. 148 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Libor Mikeš, Ph.D. 201 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 1.04 MB