Interakce vybraných přírodních látek používaných v potravinářství s DNA a jejími strukturami
Loading...
Date
Authors
Gardošová, Zuzana
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
G-kvadrupexy predstavujú sekundárne štruktúry DNA, ktoré sú formované v oblastiach nukleových kyselín bohatých na guanín. Tieto štruktúry sa podieľajú na mnohých biologických procesoch, vrátane replikácie DNA, transkripcie či udržiavania telomér. Bolo opísaných viacero prírodných látok interagujúcich s G-kvadruplexovými štruktúrami a mnohé z týchto prírodných látok majú potenciál využitia pri liečbe rakoviny, prípadne v iných oblastiach terapeutickej praxe. G-kvadruplexy sú dynamické štruktúry, ktorých stabilita môže byť ovplyvnená rôznymi faktormi, vrátane chemických modifikácií DNA. Jednu ztýchto modifikácií predstavuje aj DNA metylácia, ktorá je dôležitým epigenetickým mechanizmom regulácie génovej expresie. Metylácia DNA môže ovplyvňovať fuknkciu astabilitu G-kvadruplexových štruktúr. Predložená práca sa vo svojej teoretickej časti zameriava na sekundárne štruktúry DNA, charakteristiku G-kvadruplexov a ich ligandov a popisuje vzťah medzi metyláciou DNA a G-kvadruplexovými štruktúrami. V experimentálnej časti bola potvrdená schopnosť väzby prírodných látok kvercetínu, berberínu, piperínu a kofeínu na G-kvadruplexové štruktúry formované v telomerických oligonukleotidových sekvenciách asekvenciách odvodených od protoonkogénu c-Myc. Ďalej bola preukázaná schopnosť berberínu a kvercetínu stabilizovať G-kvadruplexy v spomínaných sekvenciách. Pomocou bioinformatickej analýzy bolo preukázané, že výskyt G4 je v CpG oblastiach vyšší ako v ich okolí a najvyššia frekvencia G4 vnútri CpG oblastí bola zaznamenaná na chromozóme 19. Testy globálnej metylácie preukázali, že nádorová bunková línia rakoviny prsníka vykazuje v porovnaní s nenádorovou bunkovou líniou ľudských dermálnych fibroblastov hypometyláciou. Po ošetrení berberínom vykazovala analyzovaná DNA oboch bunkových línií hypermetyláciu, zatiaľ čo DNA po interakcii s kvercetínom vykazovala hypometyláciu.
G-quadruplexes represent secondary DNA structures formed in guanine-rich nucleic acid regions. These structures are involved in many biological processes, including DNA replication, transcription, and telomere maintenance. Several natural substances interacting with G-quadruplex structures have been described. Many of them can be used in the treatment of cancer or other areas of therapeutic practice. G-quadruplexes are dynamic structures whose stability can be affected by a variety of different factors, including chemical modifications to DNA. One of these modifications is DNA methylation, which is an important epigenetic mechanism regulating gene expression. DNA methylation can affect the function and stability of G-quadruplex structures. The theoretical part of the present work focuses on DNA secondary structures, characterization of G-quadruplexes and their ligands and describes the relationship between DNA methylation and G-quadruplex structures. In the experimental part, the binding ability of the natural substances quercetin, berberine, piperine, and caffeine to G-quadruplex structures formed in telomeric oligonucleotide sequences and sequences derived from the proto- oncogene c-Myc was confirmed. Furthermore, the ability of berberine and quercetin was proven to stabilize G-quadruplexes in the aforementioned sequences. Bioinformatics analysis showed that the frequency of G4 is higher in CpG regions than in their surroundings, and the highest frequency of G4 within CpG regions was observed on chromosome 19. Global methylation assays demonstrated that the breast cancer cell line exhibited hypomethylation compared to the non-tumor human dermal fibroblast cell line. After treatment with berberine, the analyzed DNA of both cell lines showed hypermethylation, whereas DNA after interaction with quercetin showed hypomethylation.
G-quadruplexes represent secondary DNA structures formed in guanine-rich nucleic acid regions. These structures are involved in many biological processes, including DNA replication, transcription, and telomere maintenance. Several natural substances interacting with G-quadruplex structures have been described. Many of them can be used in the treatment of cancer or other areas of therapeutic practice. G-quadruplexes are dynamic structures whose stability can be affected by a variety of different factors, including chemical modifications to DNA. One of these modifications is DNA methylation, which is an important epigenetic mechanism regulating gene expression. DNA methylation can affect the function and stability of G-quadruplex structures. The theoretical part of the present work focuses on DNA secondary structures, characterization of G-quadruplexes and their ligands and describes the relationship between DNA methylation and G-quadruplex structures. In the experimental part, the binding ability of the natural substances quercetin, berberine, piperine, and caffeine to G-quadruplex structures formed in telomeric oligonucleotide sequences and sequences derived from the proto- oncogene c-Myc was confirmed. Furthermore, the ability of berberine and quercetin was proven to stabilize G-quadruplexes in the aforementioned sequences. Bioinformatics analysis showed that the frequency of G4 is higher in CpG regions than in their surroundings, and the highest frequency of G4 within CpG regions was observed on chromosome 19. Global methylation assays demonstrated that the breast cancer cell line exhibited hypomethylation compared to the non-tumor human dermal fibroblast cell line. After treatment with berberine, the analyzed DNA of both cell lines showed hypermethylation, whereas DNA after interaction with quercetin showed hypomethylation.
Description
Citation
GARDOŠOVÁ, Z. Interakce vybraných přírodních látek používaných v potravinářství s DNA a jejími strukturami [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2023.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
sk
Study field
bez specializace
Comittee
prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. (předseda)
prof. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. (člen)
prof. Mgr. Václav Brázda, Ph.D. (člen)
doc. RNDr. Renata Mikulíková, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Eva Vítová, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Stanislav Kráčmar, DrSc. (člen)
Date of acceptance
2023-05-26
Defence
1. Studentka seznámila členy komise s náplní a cílem diplomové práce.
2. Byly přečteny posudky na diplomovou práci.
3. Studentka akceptovala všechny připomínky oponentky a na všechny otázky odpověděla v plné šíři.
Diskuse:
prof. RNDr. Ivana Márová, CSc.
V práci studujete berberín a jeho interakce DNA. Věděla byste, jak dlouho se touto problematikou vědci zabývají?
Myslíte si, že by mohla potenciální toxicita kvecerínu omezit jeho použití v medicíně?
V práci pak cílíte na chromozom 19, proč je na tento chromozom cíleno? Jsou zde kódována nějaká onemocnění?
Kde se přirozeně vyskytuje berberín?
prof. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D.
Látky, které v práci studujete, se běžně vyskytují v potravinách, ovlivňují tyto látky lidské tělo při běžné konzumaci nebo pouze v čisté formě?
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D.
V práci uvádíte, že se berberín používá v klinicích studiích, za jakým účelem se tyto látka studuje? Jaké má účinky?
Studentka odpověděla na všechny doplňující otázky členů komise, které byly v průběhu diskuse k dané problematice vzneseny. V diskusi studentka prokázala výbornou orientaci v dané problematice. Po diskusi následovalo hodnocení závěrečné práce. Diplomantka prokázala nejen výborné odborné znalosti, ale i schopnost samostatné prezentace dosažených výsledků.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení