Spectroscopic study of key biomolecular interactions for therapeutic applications of modified oligonucleotids

Název práce: Spektroskopické studium klíčových biomolekulárních interakcí pro terapeutické aplikace modifikovaných oligonukleotidů Autor: Martin Kříž Katedra / Ústav: Fyzikální ústav UK Vedoucí disertační práce: Prof. RNDr. Josef Štěpánek, CSc., Fyzikální ústav UK Abstrakt: Disertační práce je zaměřena na studium biomolekulárních interakcí, které mají zásadní význam pro terapeutické použití modifikovaných oligonukleotidů. Byly studovány jednak interakce nukleových kyselin, konkrétně hybridní DNA:RNA duplexy s plně komplementárními sekvencemi, ale i DNA:RNA duplexy s centrálním mismatchem. Byl vytvořen molekulární model, pomocí kterého byl studován vliv pěti různých chemických modifikací v DNA vlákně na jeho vazební schopnosti. Strukturní změny byly charakterizovány pomocí Ramanovy spektroskopie za použití přesných diferenčních i dvojitých diferenčních spekter. Tyto údaje byly doplněny o termodynamické parametry získané z křivek tání pomocí UV absorpční spektroskopie. Dále byly pomocí Ramanovy spektroskopie studovány změny v konformaci proteinu Ribonukleázy L, ke kterým dochází po navázání ligandu, kterým je v tomto případě buď přirozený nebo modifikovaný krátký oligonukleotid. Měření s Ribonukleázou L byla prováděna za pomocí speciální experimentální techniky - DCDR spektroskopie. Klíčová slova:...Title: Spectroscopic study of key biomolecular interactions for therapeutic applications of modified oligonucleotides Author: Martin Kříž Department: Institute of Physics of Charles University Supervisor: Prof. RNDr. Josef Štěpánek, CSc., Institute of Physics of Charles University Abstract: This dissertation thesis is focused on study of biomolecular interactions that are crucial for therapeutic applications of modified oligonucleotides. Interactions of nucleic acids, in particular hybrid DNA: RNA duplexes with fully complementary sequences, as well as DNA: RNA duplexes with a central mismatch were studied. The molecular model was created. With this model the influence of five different chemical modifications in the DNA strand to its binding ability was studied. Structural changes were characterized by Raman spectroscopy using a precise differential and double differential spectra. These data were supplemented by thermodynamic parameters computed from melting curves obtained by UV absorption spectroscopy. Furthermore, the Raman spectroscopy was applied on study of conformation changes in the RNase L protein. These changes in the conformation occur after ligand binding, which in this case, either natural or modified short oligonucleotide. Measurement of RNase L was performed using a special experimental...Katedra chemické fyziky a optikyDepartment of Chemical Physics and OpticsFaculty of Mathematics and PhysicsMatematicko-fyzikální fakult