G-kwadrupleksy i hem – detekcja i wpływ na ekspresję oksygenazy hemowej-1

licenciate
dc.abstract.enThis study investigates a new method of G-quadruplex detection in the nucleus of living cells and the influence of G4-heme binding on heme oxygenase-1 (HO-1) expression. G4-DNA is a noncanonical secondary DNA structure regulating replication, transcription, and is able to inhibit telomerase. Heme, as well as its derivatives, can bind to G-quadruples structures. Some of the derivatives, such as N-methyl-mesoporphiryn IX (NMM), have the ability to stabilize G4. However, the direct influence of heme on their stability is not known. To detect G-quadruplex structures, we used NMM, which shows increased fluorescent properties after binding to G4, whereas it does not bind to canonical double-stranded DNA. This method needed to be optimized to determine the effective concentration of N-methyl mesoporphiryn IX, as well as the incubation time of cells and concentration of G4 oligonucleotide. Heme oxygenase-1 (HO-1) in standard conditions has low expression, whereas its levels are significantly increased in response to stimulating factors such as high heme concentration, presence of oxidative stress, or hypoxia. HO-1 catalyzes the degradation of heme to biliverdin, carbon dioxide, and Fe2+. Heme is an essential cofactor of many enzymes; however, in its free form, it is toxic to the cell, so it must be effectively removed. Results indicate the possibility of using NMM as a probe to detect G-quadruplex structures in living cells. The binding is specific in vivo as it is in vitro. This method can be used as a cheaper, easier to use alternative for current anti-G4 antibodies or a more specific probe than current low molecular weight compounds, that can also bind off-target. An increase of HO-1 expression was also observed in response to G4-forming sequences introduction. However, results do not suggest an apparent effect of exogenous G4 on free heme levels.pl
dc.abstract.plCelem pracy dyplomowej było opracowanie metody detekcji G-kwadrupleksów (G4-DNA) w żywych komórkach oraz zbadanie wpływu transfekcji oligonukleotydami DNA tworzącymi G4 na ekspresję oksygenazy hemowej-1. G4-DNA to niekanoniczna drugorzędowa struktura DNA, która wpływa na regulację replikacji, transkrypcji oraz jest zdolna do hamowania działania telomerazy. Hem jak i jego pochodne są w stanie związać się do G-kwadrupleksów. Niektóre pochodne, takie jak N-metylomezoporfiryna IX (NMM), są w stanie stabilizować te struktury, jednak bezpośredni wpływ hemu na ich stabilność nie jest poznany.Do detekcji G-kwadrupleksów użyto NMM, która po utworzeniu kompleksu z G4 wykazuje zwiększone własności fluorescencyjne, natomiast nie wiąże się ona do kanonicznego dwuniciowego DNA. Metoda ta wymagała optymalizacji w celu ustalenia efektywnego stężenia N-metylomezoporfiryny IX, a także czasu inkubacji komórek oraz wykrywalnego stężenia oligonukleotydu G4. Oksygenaza hemowa-1 (HO-1) w warunkach standardowych ulega bardzo niskiej ekspresji, natomiast jest znacznie zwiększona na wskutek indukcji czynnikami takimi jak wzrost stężenia hemu w komórce, pojawienie się stresu oksydacyjnego, hipoksji. HO-1 katalizuje reakcję rozkładu hemu do biliwerdyny, tlenku węgla (II) oraz Fe2+. Hem jest ważnym kofaktorem wielu enzymów, jednak w postaci wolnej jest on toksyczny dla komórki, dlatego też musi być efektywnie usuwany. Wyniki wskazują na możliwość zastosowania NMM jako sondy do detekcji G-kwadrupleksów DNA w żywych komórkach. Wiązanie to jest równie specyficzne w warunkach in vivo jak w in vitro. Metoda ta może być tańszym, prostszym w użyciu zamiennikiem dla obecnie używanych przeciwciał anty-G4 lub bardziej specyficzną sondą w porównaniu do obecnie używanych związków niskocząsteczkowych, które charakteryzuje możliwość związania się niespecyficznie do innych miejsc DNA. Zauważono także wzrost ekspresji HO-1 w odpowiedzi na wprowadzenie sekwencji indukujących powstanie G-kwadrupleksów, jednak uzyskane wyniki nie sugerują wyraźnego wpływu egzogennych struktur G4 na poziom wolnego hemu w komórkach.pl
dc.affiliationWydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologiipl
dc.areaobszar nauk przyrodniczychpl
dc.contributor.advisorNowak, Witoldpl
dc.contributor.authorGubała, Jakubpl
dc.contributor.departmentbycodeUJK/WBBBpl
dc.contributor.reviewerNowak, Witoldpl
dc.contributor.reviewerJózkowicz, Alicja - 128541 pl
dc.date.accessioned2020-07-28T07:33:34Z
dc.date.available2020-07-28T07:33:34Z
dc.date.submitted2020-07-14pl
dc.fieldofstudybiotechnologiapl
dc.identifier.apddiploma-142711-251215pl
dc.identifier.projectAPD / Opl
dc.identifier.urihttps://ruj.uj.edu.pl/xmlui/handle/item/242003
dc.languagepolpl
dc.subject.enG-quadruplex, G4, heme, N-methyl Mesoporphyrin IX, NMM, heme Oxygenase-1, HO-1pl
dc.subject.plG-kwadrupleksy, G4, hem, N-metylomezoporfiryna, NMM, oksygenaza hemowa-1, HO-1pl
dc.titleG-kwadrupleksy i hem – detekcja i wpływ na ekspresję oksygenazy hemowej-1pl
dc.title.alternativeG-quadruplex and heme - detection and influence on heme oxygenase-1 expressionpl
dc.typelicenciatepl
dspace.entity.typePublication
dc.abstract.enpl
This study investigates a new method of G-quadruplex detection in the nucleus of living cells and the influence of G4-heme binding on heme oxygenase-1 (HO-1) expression. G4-DNA is a noncanonical secondary DNA structure regulating replication, transcription, and is able to inhibit telomerase. Heme, as well as its derivatives, can bind to G-quadruples structures. Some of the derivatives, such as N-methyl-mesoporphiryn IX (NMM), have the ability to stabilize G4. However, the direct influence of heme on their stability is not known. To detect G-quadruplex structures, we used NMM, which shows increased fluorescent properties after binding to G4, whereas it does not bind to canonical double-stranded DNA. This method needed to be optimized to determine the effective concentration of N-methyl mesoporphiryn IX, as well as the incubation time of cells and concentration of G4 oligonucleotide. Heme oxygenase-1 (HO-1) in standard conditions has low expression, whereas its levels are significantly increased in response to stimulating factors such as high heme concentration, presence of oxidative stress, or hypoxia. HO-1 catalyzes the degradation of heme to biliverdin, carbon dioxide, and Fe2+. Heme is an essential cofactor of many enzymes; however, in its free form, it is toxic to the cell, so it must be effectively removed. Results indicate the possibility of using NMM as a probe to detect G-quadruplex structures in living cells. The binding is specific in vivo as it is in vitro. This method can be used as a cheaper, easier to use alternative for current anti-G4 antibodies or a more specific probe than current low molecular weight compounds, that can also bind off-target. An increase of HO-1 expression was also observed in response to G4-forming sequences introduction. However, results do not suggest an apparent effect of exogenous G4 on free heme levels.
dc.abstract.plpl
Celem pracy dyplomowej było opracowanie metody detekcji G-kwadrupleksów (G4-DNA) w żywych komórkach oraz zbadanie wpływu transfekcji oligonukleotydami DNA tworzącymi G4 na ekspresję oksygenazy hemowej-1. G4-DNA to niekanoniczna drugorzędowa struktura DNA, która wpływa na regulację replikacji, transkrypcji oraz jest zdolna do hamowania działania telomerazy. Hem jak i jego pochodne są w stanie związać się do G-kwadrupleksów. Niektóre pochodne, takie jak N-metylomezoporfiryna IX (NMM), są w stanie stabilizować te struktury, jednak bezpośredni wpływ hemu na ich stabilność nie jest poznany.Do detekcji G-kwadrupleksów użyto NMM, która po utworzeniu kompleksu z G4 wykazuje zwiększone własności fluorescencyjne, natomiast nie wiąże się ona do kanonicznego dwuniciowego DNA. Metoda ta wymagała optymalizacji w celu ustalenia efektywnego stężenia N-metylomezoporfiryny IX, a także czasu inkubacji komórek oraz wykrywalnego stężenia oligonukleotydu G4. Oksygenaza hemowa-1 (HO-1) w warunkach standardowych ulega bardzo niskiej ekspresji, natomiast jest znacznie zwiększona na wskutek indukcji czynnikami takimi jak wzrost stężenia hemu w komórce, pojawienie się stresu oksydacyjnego, hipoksji. HO-1 katalizuje reakcję rozkładu hemu do biliwerdyny, tlenku węgla (II) oraz Fe2+. Hem jest ważnym kofaktorem wielu enzymów, jednak w postaci wolnej jest on toksyczny dla komórki, dlatego też musi być efektywnie usuwany. Wyniki wskazują na możliwość zastosowania NMM jako sondy do detekcji G-kwadrupleksów DNA w żywych komórkach. Wiązanie to jest równie specyficzne w warunkach in vivo jak w in vitro. Metoda ta może być tańszym, prostszym w użyciu zamiennikiem dla obecnie używanych przeciwciał anty-G4 lub bardziej specyficzną sondą w porównaniu do obecnie używanych związków niskocząsteczkowych, które charakteryzuje możliwość związania się niespecyficznie do innych miejsc DNA. Zauważono także wzrost ekspresji HO-1 w odpowiedzi na wprowadzenie sekwencji indukujących powstanie G-kwadrupleksów, jednak uzyskane wyniki nie sugerują wyraźnego wpływu egzogennych struktur G4 na poziom wolnego hemu w komórkach.
dc.affiliationpl
Wydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii
dc.areapl
obszar nauk przyrodniczych
dc.contributor.advisorpl
Nowak, Witold
dc.contributor.authorpl
Gubała, Jakub
dc.contributor.departmentbycodepl
UJK/WBBB
dc.contributor.reviewerpl
Nowak, Witold
dc.contributor.reviewerpl
Józkowicz, Alicja - 128541
dc.date.accessioned
2020-07-28T07:33:34Z
dc.date.available
2020-07-28T07:33:34Z
dc.date.submittedpl
2020-07-14
dc.fieldofstudypl
biotechnologia
dc.identifier.apdpl
diploma-142711-251215
dc.identifier.projectpl
APD / O
dc.identifier.uri
https://ruj.uj.edu.pl/xmlui/handle/item/242003
dc.languagepl
pol
dc.subject.enpl
G-quadruplex, G4, heme, N-methyl Mesoporphyrin IX, NMM, heme Oxygenase-1, HO-1
dc.subject.plpl
G-kwadrupleksy, G4, hem, N-metylomezoporfiryna, NMM, oksygenaza hemowa-1, HO-1
dc.titlepl
G-kwadrupleksy i hem – detekcja i wpływ na ekspresję oksygenazy hemowej-1
dc.title.alternativepl
G-quadruplex and heme - detection and influence on heme oxygenase-1 expression
dc.typepl
licenciate
dspace.entity.type
Publication
Affiliations

* The migration of download and view statistics prior to the date of April 8, 2024 is in progress.

Views
26
Views per month
Views per city
Poznan
10
Kielce
4
Wroclaw
4
Durham
1
Krakow
1
Lodz
1
Warsaw
1

No access

No Thumbnail Available