Vliv různých ligandů na tvorbu a stabilitu DNA nanodrátků složených z G-kvadruplexů
Téma dosud nemá řešitele. Máš-li o něj zájem, zaregistruj se a přihlaš se k tématu.- Instituce
- Biofyzikální ústav AV ČR, v. v. i.
- Další údaje o pracovišti
- Oddělení molekulární biofyziky a farmakologie
- Lektoři
- Jaroslav Malina
Guaninové kvadruplexy (G-kvadruplexy) jsou čtyřřetězcové nekanonické sekundární struktury nukleových kyselin, které se tvoří v sekvencích bohatých na guanin. Základní stavební jednotkou G-kvadruplexu je planárně uspořádaný guaninový kvartet nebo též tetráda tvořená čtyřmi guaniny spojenými vodíkovými vazbami, přičemž uprostřed tetrády zůstává záporně nabitý volný prostor. Po navrstvení několika (typicky tří) tetrád na sebe vznikne v tomto volném prostoru kanál, který je obsazený jednomocnými ionty (K+ nebo Na+). G-kvadruplexy mohou vznikat v rámci jednoho vlákna (řetězce) DNA nebo RNA, ale mohou být tvořeny až čtyřmi vlákny. Podle počtu vláken a jejich vzájemné orientace pak rozlišujeme různé typy G-kvadruplexů.
DNA G-kvadruplexy hrají významnou roli při regulaci klíčových buněčných procesů jako jsou replikace, transkripce, translace a rekombinace. Vzhledem k častému výskytu G-kvadruplexů v promotorových sekvencích onkogenů, hrají G-kvadruplexy důležitou roli při rozvoji nádorových onemocnění. RNA G-kvadruplexy se také podílí na regulaci genové exprese, ale uplatňují se například i při řízení replikačního cyklu virů. Bylo prokázáno, že agregace RNA G-kvadruplexů je součástí mechanismu rozvoje některých neurodegenerativních onemocnění jako jsou amyotrofická laterální skleróza (ALS) a frontotemporální demence (FTD). G-kvadruplexy jsou tudíž předmětem intenzivního výzkumu jako potenciální terapeutické cíle pro léčbu nádorových a degenerativních onemocnění a látky schopné se vázat na tyto struktury a ovlivňovat jejich stabilitu (ligandy) mají terapeutický potenciál. G-kvadruplexy mají mimo jiné tendenci se spojovat (vrstvit na sebe) a vytvářet dlouhá vlákna, čehož se využívá při tvorbě DNA nebo RNA vláken zvaných nanodrátky, které mohou sloužit při tvorbě DNA/RNA nanostruktur nebo jako vodiče elektrického proudu v nanoelektronice.
Cílem práce bude prozkoumat vliv různých typů molekul (ligandů), o kterých je známo, že interagují s G-kvadruplexy, na tvorbu a stabilitu nanodrátků a identifikovat ligandy, které podporují nebo naopak narušují vznik nanodrátků. K zobrazování a charakterizaci nanodrátků bude použita především mikroskopie atomárních sil (AFM) v kombinace se softwarem na automatizované vyhodnocení délky nanodrátků. V případě potřeby charakterizace vazby ligandů nebo stability G-kvadruplexů budou využity i další experimentální techniky.