Přístupnostní navigace
E-application
Search Search Close
Master's Thesis
Author of thesis: Bc. Jiří Oršel
Acad. year: 2025/2026
Supervisor: prof. Mgr. Václav Brázda, Ph.D.
Reviewer: Ing. Jiří Holub, Ph.D.
The aim of this master’s thesis was to analyse DNA-protein binding properties of nanobodies specific to guanine quadruplexes (G-quadruplexes) using the Electrophoretic Mobility Shift Assay (EMSA), Atomic Force Microscopy (AFM), Fluorescence Anisotropy and Circular Dichroism Spectroscopy (CD Spectroscopy). G-quadruplexes are non-canonical secondary structures of both DNA and RNA present predominantly in promoter regions of certain genes and in telomeres, where they serve regulatory and protective functions. G-quadruplexes are also involved in the formation and proliferation of many oncological diseases. Binding capabilities of both tested nanobodies: SG4 and its mutant SG4 R105A, were tested on canonical double strand DNA (dsDNA), on cruciform DNA and on parallel and hybrid G-quadruplex DNA. In Electrophoretic Mobility Shift Assay performed with short oligonucleotide DNA, both nanobodies displayed their expected behaviour: higher affinity towards G-quadruplexes and lower or no affinity towards cruciform and dsDNA for SG4, and low or no affinity towards any of the tested secondary structures for SG4 R105A. That was, however, not the case for EMSA performed with plasmid DNA, both supercoiled and linear, containing the same sequences as in the previous experiment. Both nanobodies showed a preference for the supercoiled version of the same plasmid as opposed to the linear version, regardless of the secondary DNA structure present. The binding of SG4 and SG4 R105A to the same set of plasmids was also analysed using Atomic Force Microscopy and either no binding or only non-specific binding was found. Additionally, interpretation of AFM pictures was made difficult by the presence of DNA aggregates and fragments and the small size of nanobodies. To measure affinity constants of SG4 and SG4 R105A toward dsDNA, cruciforms and G-quadruplexes, Fluorescence Anisotropy measurements were performed. However, due to the fluorescence properties of tested proteins and oligonucleotides, it was found to be impossible to measure a binding curve of SG4 and SG4 R105A using Fluoresce Anisotropy, and therefore to determine their corresponding affinity constants using this method. And lastly, the nanobodies’ ability to stabilize the G-quadruplex secondary structure was analysed using Circular Dichroism Spectroscopy, where both SG4 and SG4 R105A were found to not stabilize G-quadruplexes, even though SG4 showed a clear affinity towards them in EMSA experiments and in previous work.
G-quadruplex, SG4, SG4 R105A, DNA-protein interaction, Electrophoretic Mobility Shift Assay (EMSA), Atomic Force Microscopy (AFM), Fluorescence Anisotropy, Circular Dichroism Spectroscopy (CD spectroscopy)
Date of defence
27.05.2026
Result of the defence
Defended (thesis was successfully defended)
Grading
A
Process of defence
1. Student seznámil členy komise s náplní a cílem diplomové práce. 2. Byly přečteny posudky na diplomovou práci. 3. Student akceptoval všechny připomínky oponenta a na všechny otázky odpověděl v plné šíři. Diskuse: prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. Uvádíte poměrně široké rozmezí u poměru A 260/230, můžete to objasnit? Jaký byl postup přečištění? Zmínil jste, že plazmid měl křížovou strukturu, mohl byste to objasnit? Kde se nacházelo křížení? Vyskytuje se to přirozeně v plazmidu? K čemu je možné využít protilátky, které se Vážou na G-kvadruplexy? Je možné je využít v praxi? Je žádoucí, aby protilátky stabilizovali G-kvadruplexy? doc. Ing. Petr Sedláček, Ph.D. Využíval jste nějaký vizualizační systém? Docházelo k odstranění šumu? Je možné udělat nějaký blank gelu? Zmínil jste fluorescenční anizotropii, můžete to objasnit? prof. Ing. Adriána Kovalčík, Ph.D. Jak docházelo k vyhodnocení snímku AFM? Co jste od nich očekávali? Vycházeli jste z literatury? Dělali jste i 3D snímky? Mgr. Ondřej Vašíček, Ph.D. Využíval jste agarózu pro ELFO? Jaký je rozdíl mezi protilátkou a nanoprotilátkou? Jaká je specificita pro G-kvadruplex? Jak dlouhá byla sekvence s G kvadruplexy? Jaká je kinetika přepisu DNA? A jaká je kinetika tvorby G-kvadruplexu? Vytváří se více G-kvadruplexů v nádorových buňkách? Student odpověděl na všechny doplňující otázky členů komise, které byly v průběhu diskuse k dané problematice vzneseny. V diskusi student prokázal výbornou orientaci v dané problematice. Po diskusi následovalo hodnocení závěrečné práce. Diplomant prokázal nejen výborné odborné znalosti, ale i schopnost samostatné prezentace dosažených výsledků.
Language of thesis
Czech
Faculty
Fakulta chemická
Department
Institute of Food Science and Biotechnology
Study programme
Chemistry for Medical Application (NPCP_CHMA)
Specialization
Chemistry of Bioactive Substances (CHBL)
Composition of Committee
prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. (předseda) doc. Ing. Petr Sedláček, Ph.D. (místopředseda) doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. (člen) prof. Ing. Adriána Kovalčík, Ph.D. (člen) doc. Ing. Eva Vítová, Ph.D. (člen) Mgr. Ondřej Vašíček, Ph.D. (člen)
Supervisor’s reportprof. Mgr. Václav Brázda, Ph.D.
Grade proposed by supervisor: A
Reviewer’s reportIng. Jiří Holub, Ph.D.
Grade proposed by reviewer: A
Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová