Studium chování metalothioneinu v přítomnosti nanočástic za využití elektrochemických technik

Instituce: Prevention Medicals s.r.o.
Fakulta/ústav:
Další údaje o pracovišti: Oddělení výzkumu a vývoje, Biology Park, Brno-Bohunice
Lektoři: Prof. Ing. René Kizek, DrSc., MBA
Studenti: Vít Skoták - Gymnázium Boskovice, příspěvková organizace

Popis:

Úvod do projektu

Metalothionein (MT) patří do skupiny intracelulárních, nízkomolekulárních (6-10 kDa) na cystein velmi bohatých proteinů (až 30 %), vyskytujících se v těchto repeticích: Cys-X-Cys, Cys-Cys-X-Cys-Cys, Cys-X-Cys-Cys, kde X představuje jinou aminokyselinu než Cys. MT se skládají ze dvou vazebných domén a, β, které jsou složeny z cysteinových klastrů a kovalentních vazeb atomů kovů. β-doména má tři vazebná místa pro dvojmocné ionty a a-doména čtyři. Hlavní biologickou funkcí MT je homeostatická kontrola a detoxikace těžkých kovů (Zn, Cu, Cd, Ag, Au atd.). Kromě toho je velmi intenzivně studován vztah MT a nádorových onemocnění. MT tak může být pravděpodobným nádorovým markerem u maligních a agresivních nádorů. A navíc, množství MT významně ovlivňuje průběh terapie, především uskutečňované cytostatiky na bázi platiny. Díky těmto významným vlastnostem se hledají nové metody pro snadnou a rychlou detekci MT, které by bylo možné využít i mimo specializované laboratoře.

Metodika

Analýza probíhá na analyzátoru AUTOLAB ve spojení s VA-Stand 663 v tří elektrodovém zapojení: a) pracovní elektroda – visící rtuťová kapková elektroda (HMDE) b) referenční elektroda – Ag/AgCl/3M KCl a c) pomocná elektroda – uhlíková. Všechna elektrochemická měření jsou provedena v pufrovaném prostředí. Vzorky jsou před vlastní analýzou upraveny denaturací při teplotě 99 °C po dobu 10 min. Upravené vzorky se následně 15 min. centrifugují při 14 000 g a supernatant se přefiltruje přes teflonový diskový filtr. Nanočástice AgNPs, AuNPs, CdTe jsou připravovány podle zavedených laboratorních postupů.

Cíle práce

Je naprosto zřejmé, že metody analytické chemie umožní analyzovat velmi malá množství proteinů. Studovat množství MT v biologických vzorcích je velmi potřebné, protože jeho hladina není jen markerem vlivu těžkých kovů na organismus, ale také pravděpodobným markerem agresivních nádorových onemocnění.

Pro práci byly navrženy následující cíle:

  1. Zpracovat literární přehled elektroanalytického stanovení MT
  2. Připravit vybrané nanočástice (AgNPs, AuNPs, CdTe)
  3. Připravit a izolovat MT z biologického vzorku
  4. Charakterizovat MT pomocí dostupných biofyzikálních metod
  5. Za využití techniky adsorptivního přenosu studovat interakce nanočástic a MT
  6. Studovat chování MT ve vzorku

Výstupy

1)         Vypracování práce SOČ.

2)         Konferenční příspěvek na Setkání biochemiků a molekulárních biologů Brno 2020.

 

Vybraná literatura

 

1          Kägi, J. H. R. & Schäffer, A. Biochemistry of Metallothionein. Biochemistry 27, 8509–8515 (1988).

2          Kägi, J. H. R. Overview of metallothionein. Metallobiochemistry Part B: metallothionein and related molecules. Methods Enzymol. 205, 613-626 (1993).

3          Studnièková, M., Turánek, J., Zábršová, H., Krejèí, M. & Kysel, M. Rat liver metallothioneins are metal dithiolene clusters. J. Electroanal. Chem. 421, 25–37 (1997).

4          Billova, S., Kizek, R., Jelen, F. & Novotna, P. Determination of cefoperazone in a bacterial culture and some other biological materials by square wave voltammetry. Anal. Bioanal. Chem. 377, 362-369 (2003).

5          Kizek, R., Vacek, J., Adam, V. & Vojtesek, B. Metallothionein - cisplatine and anticancer therapy. Klin. Biochem. Metab. 13, 72-78 (2004).

6          Zolotov, Y. A. Toward attomoles. J. Anal. Chem. 59, 807 (2004).