Master's Thesis

Interactions of Hyaluronan with TSG-6 protein and other serum components

Author of thesis: Bc. Lucie Svobodová

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. František Ondreáš, Ph.D.

Reviewer: Ing. Petr Lepcio, Ph.D.

Abstract:

This thesis focuses on the study of interactions between hyaluronan (HA) and the TSG-6 protein and serum proteins as a function of environmental parameters. Understanding the mechanism of these interactions, particularly the influence on the formation of HA complexes with heavy chains (HC), could significantly contribute to elucidating their function in inflammatory processes, which could lead to potential future applications in new diagnostic and therapeutic methods. The study was conducted using a quartz crystal microbalance with impedance measurement (QCM-I) method. The experiments evaluated the influence of HA molecular weight and physicochemical environmental factors, specifically temperature, pH, and the presence of magnesium ions. Based on the results obtained, it was demonstrated that environmental factors simulating an inflammatory state (particularly a slightly acidic pH and physiological temperature) significantly increase the binding affinity of the TSG-6 protein to hyaluronan. Furthermore, a marked interactions dependence on the HA chain length was observed. While binding results differed between whole serum proteins and purified inter-alpha-inhibitor (IαI) when tested with medium-molecular-weight HA, similar binding levels were observed with short HA oligosaccharides. At the same time, short oligosaccharides appeared to be the most effective for TSG-6 binding in the experiments, making them promising candidates for future research focused on the issue of irreversible heavy chain (HC) dissociation in the inflammatory environment.

Keywords:

Inter-alpha-trypsin inhibitor, heavy chains, hyaluronic acid, QCM-I, TSG-6 protein.

Date of defence

21.05.2026

Date of publish

20.05.2029

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Obhajoba proběhla podle následujícího schématu: prezentace studentky-vyjádření vedoucí/ho-oponentský posudek-reakce na posudek-diskuse s komisí. Studentka přednesla výborný výtah výsledků své diplomové práce, řádně zodpověděla všechny dotazy oponentské i členů komise, pohotově reagovala na připomínky. V diskusi tak studentka prokázala výbornou schopnost orientace v teoretických i praktických základech problematiky diplomové práce. Komise zhodnotila její diplomovou práci celkově jako výbornou. Pekař: Jak si vysvětlujete vliv molekulové hmotnosti na interakci hyaluronanu? Obruča: Vazba čeho na hyaluronan se řešila? Kozáková: S jakou přesností byla stanovována hmotnost? Jakou funkci má v daném systému zlato?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Chemistry for Medical Application (NPCP_CHMA)

Specialization

Processes and Materials of Medical Applications (BF)

Composition of Committee

doc. PharmDr. Ing. Radka Ješinová, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc. (předseda)
doc. Ing. Petr Dzik, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. František Ondreáš, Ph.D.

Tato diplomová práce se zabývá studiem interakcí hyaluronanu s proteinem TSG-6 a dalšími složkami krevního séra v závislosti na fyzikálně-chemických parametrech prostředí. Byla vypracovaná kvalitní literární rešerše na téma hyaluronan, interakce s hyaladheriny, význam proteinu TSG-6, inter-alfa-inhibitoru a těžkých řetězců biologických procesech. V experimentální části byly připravené vzorky roztoků a optimalizována metodika studia interakcí pomocí křemenných mikrovah s impedančním měřením, které byly vybrány jako optimální metoda pro zadaný cíl. Byla provedena příprava a modifikace senzorů pro imobilizaci biotinylovaného hyaluronanu a následné sledování vazby proteinu TSG-6, proteinů plného séra a purifikovaného inter-alfa-inhibitoru. Byla charakterizována tvorba hyaluronanové vrstvy na senzoru a diskutován vliv podmínek prostředí. Studentka systematicky studovala vliv molekulové hmotnosti hyaluronanu, teploty, pH a přítomnosti hořečnatých iontů na interakce hyaluronanu s TSG-6 a sérovými proteiny. Důležitou součástí práce bylo porovnání chování plného séra a purifikovaného inter-alfa-inhibitoru. Byla popsána výrazná závislost vaznosti na molekulové hmotnosti hyaluronanu, přičemž krátké oligosacharidy HA se ukázaly jako velmi efektivní systém pro vazbu TSG-6. Naměřené výsledky byly vhodně interpretovány s ohledem na strukturu a vlastnosti hyaluronanu, povahu použitých proteinů a podmínky prostředí. Studentka dokázala výsledky korelovat s poznatky z literatury a diskutovat jejich význam ve vztahu k tvorbě komplexů hyaluronanu s TSG-6, inter-alfa-inhibitorem a těžkými řetězci. Práce přináší cenné poznatky pro další výzkum interakcí hyaluronanu v komplexních biologických prostředích. Práce je kvalitní, přehledně členěná a závěry jsou dobře formulovány. Při řešení diplomové práce studentka prokázala samostatnost, pečlivý přístup k experimentální práci a schopnost řešit výzvy spojené se studiem komplexních biomolekulárních systémů. Osvojila si náročnou bioanalytickou metodu, dokázala koordinovat rozsáhlejší sérii měření a výsledky zasadit do širšího kontextu. Diplomovou práci hodnotím jako výbornou.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Studium literatury a její zpracování A
Využití poznatků z literatury A
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse A
Závěry práce a jejich formulace A
Využívání konzultací při řešení práce A
Celkový přístup k řešení úkolů A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Petr Lepcio, Ph.D.

Práce pojednává o interakcích mezi hyaluronanem, proteinem TSG-6 a dalšími sérovými proteiny. Literární rešerše je přiměřeně obsáhlá, přehledná a dobře zpracovaná. Citace zdrojů jsou věcné a přiměřeně aktuální. Celkový počet zdrojů je nadprůměrný. Doporučil bych pouze upustit od příliš jemného dělení, kdy podkapitoly čtvrté úrovně často obsahují pouze jeden nebo dva odstavce textu. Výsledková část je co do obsáhlosti spíše průměrná až lehce podprůměrná, což lze ovšem ospravedlnit s přihlédnutím k vysoké pracnosti a časové náročnosti zvolené metodiky, která přímo vychází ze zadaného tématu práce. Výsledky jsou prezentovány celkem přehledně, jejich diskuze je přiměřeně obsáhlá. Práce je však bohužel poněkud nedůsledná. Kromě četných překlepů a gramatických chyb tak např. Obrázek 10 zobrazuje poměr |dFWHM5/df5| jako indikátor tuhosti vrstvy hyaluronanu při pH 6 a teplotě 37 °C, avšak obdobná data pro pH 7,4 v práci nejsou uvedena graficky ani číselně, navzdory tomu, že jsou diskutována v textu. Zapracovat by šlo také na grafické prezentaci některých obrázků, např. Obrázek 12 a Obrázek 13 působí poněkud prázdně, když každý zobrazuje pouze 4 body. Práce také nevyužívá veškerý dostupný potenciál výsledků, kdy se nepokouší převést surové výsledky do obecnějšího rámce, konkrétně převést změnu frekvence na nárůst hmotnosti pomocí rovnice 1 a korelovat ji s daty v literatuře. I přes dílčí nedostatky práce vyhovuje požadavkům a doporučuji ji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Logické členění práce A
Kvalita zpracování výsledků B
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Využití literatury a její citace A
Úroveň jazykového zpracování A
Formální úroveň práce – celkový dojem B
Závěry práce a jejich formulace B
Topics for thesis defence:
  1. Rozveďte prosím prohlášení, že „byla potvrzena chemisorpce biotin PEG-10 thiolu na zlatý povrch (tvorba kovalentní vazby Au-S)” (Str. 45). Biotin PEG-10 thiol byl aplikován ve směsi s PEG-7 thiolem v poměru 1:99, jak jste poznala, že došlo k chemisorpci právě první a méně koncentrované z těchto dvou zmíněných látek?
  2. Pokuste se určit přírůstek hmotnosti adsorbované vrstvy hyaluronanu a odhadnout její přibližnou tloušťku.

Grade proposed by reviewer: A

Reasons for publication postponement

Publication of diploma thesis, resp. its chapter "Experimental Part" is in accordance with the provision of § 47b, paragraph 4 of Act No. 111/1998 Coll., on Higher Education Institutions, postponed. The reason for postponing the publication is the fact that the diploma thesis, respectively, the chapter "experimental part" contains information protected by special legal regulations (e. g. No. 527/1990 Coll., on Inventions and Improvement Proposals).

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová