velikost textu

Regulace aktivity aspartátových a serinových proteas pomocí selektivních přirozených inhibitorů

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:
Regulace aktivity aspartátových a serinových proteas pomocí selektivních přirozených inhibitorů
Název v angličtině:
Regulation of the activity of aspartic and serine proteases by selective natural inhibitors
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Jaroslav Srp
Školitel:
RNDr. Michael Mareš, CSc.
Oponenti:
RNDr. Petr Novák, Ph.D.
RNDr. Cyril Bařinka, Ph.D.
Id práce:
94940
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra biochemie (31-250)
Program studia:
Biochemie (P1406)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
19. 12. 2018
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Abstrakt:
Abstrakt Proteasy se účastní řady významných fyziologických procesů a jejich nedostatečná kontrola je spojena s řadou patologií. Přirozené inhibitory představují účinný nástroj pro regulaci jejich aktivity. Disertační práce se zaměřuje na živočišné a rostlinné inhibitory aspartátových a serinových proteas a přináší identifikaci, biochemickou charakterizaci a strukturní popis jejich mechanismu inhibice. Rostlinné inhibitory z Kunitzovy rodiny jsou produkované jako obranné proteiny s unikátní schopností blokovat široké spektrum proteas. V této práci byl s využitím metod funkční proteomiky popsán trávicí proteolytický systém mandelinky bramborové, herbivorního škůdce lilkovitých rostlin. Byl podán přímý důkaz, že trávicí aspartátové a serinové proteasy tohoto herbivora jsou efektivně blokovány pomocí dvou Kunitzových inhibitorů (nazývaných PCDI a PSPI), které jsou produkované v lilku brambor. Pomocí strukturní analýzy byly na molekulách PCDI a PSPI identifikovány nové typy reaktivních center pro inhibici aspartátových proteas typu katepsinu D a serinových proteas typu trypsinu a chymotrypsinu. Popis reaktivního centra na PCDI inhibitoru společně s krystalovou strukturou trávicí proteasy typu katepsinu D mandelinky bramborové umožnilo vysvětlit mechanismus jejich vzájemné interakce. Pro lidský katepsin D byly identifikovány sfingolipidy jako první specifické endogenní inhibitory. Tyto bioaktivní molekuly jsou známé svou protinádorovou aktivitou a lze předpokládat, že jedním z mechanismů jejich působení je regulace katepsinu D, který se tvorby nádorů účastní. Dále byla na bázi peptidomimetického inhibitoru aktivního místa vyvinuta proteomická sonda pro detekci katepsinu D jako prognostického nádorového markeru. Pro serinové proteasy typu kalikreinů byl identifikován dosud nejúčinnější přirozený rostlinný inhibitor BbKI z Kunitzovy rodiny, který je selektivní pro nádorový marker kalikrein 4. Jejich interakce byla popsána pomocí strukturního modelu. Pro epidermální kalikreiny byl sestaven proteomický detekční systém selektivních substrátů a inhibitorů pro monitorování aktivit, který byl testován na geneticky modifikovaných myších. Disertační práce přináší významné informace o specifitě a mechanismech inhibice aspartátových a serinových proteas, které lze využít pro racionální vývoj nových inhibičních molekul s uplatněním v biomedicíně a zemědělských biotechnologiích.  
Abstract v angličtině:
Abstract Proteases are involved in many physiological processes and their dysregulation is associated with various pathologies. Protease activity is effectively controlled by natural inhibitors. This PhD thesis is focused on the inhibitors of aspartic and serine proteases of animal and plant origin and provides the identification, biochemical characterization and structural description of their inhibition mechanisms. Plant Kunitz inhibitors are produced as defensive proteins, and they are able to block activities of a broad spectrum of proteases. In this thesis, the digestive proteolytic system of the Colorado potato beetle, a herbivore pest of potato plants, was described with the help of functional proteomics. It was shown that aspartic and serine proteases from this herbivore are effectively blocked by two potato Kunitz inhibitors (namely PCDI, PSPI). Using structural analysis, novel types of reactive centers were identified on PCDI and PSPI molecules for the inhibition of aspartic protease cathepsin D and the serine proteases trypsin and chymotrypsin. The analysis of the reactive center on a PCDI with the crystal structure of digestive cathepsin D from the Colorado potato beetle explained the mechanism of their interaction. Sphingolipids were identified as the first endogenous inhibitors of human cathepsin D. Sphingolipids are bioactive molecules with anti-cancer activity, and the mechanism of their action may include the regulation of cathepsin D, which is associated with cancer proliferation. Moreover, a proteomic probe based on a peptidomimetic inhibitor was developed for the detection of human cathepsin D, which is a prognostic marker in cancer. The plant Kunitz inhibitor BbKI was identified as the most potent natural inhibitor of kallikrein- type serine proteases. BbKI is selective for the cancer marker kallikrein 4, and their interaction was described using a structural model. Furthermore, a proteomic tool for the detection of epidermal kallikreins was designed combining selective substrates and inhibitors, and evaluated on mice with genetically knock-out kallikreins. To conclude, this PhD thesis provides important information about the specificity and inhibition mechanisms of aspartic and serine proteases, which can be used for the rational design of new inhibitors with biomedical and agricultural applications.  
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Jaroslav Srp 136.13 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Jaroslav Srp 68 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Jaroslav Srp 22 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Jaroslav Srp 812 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Petr Novák, Ph.D. 593 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Cyril Bařinka, Ph.D. 153 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 1.09 MB