Advances in the mass spectrometry-based analysis of biomolecules and their covalent modifications : A molecular window on some therapeutic approaches.

Datum: 25 november 2016

Locatie: Universiteit Antwerpen, Campus Groenenborger, U0.25 - Groenenborgerlaan 171 - 2020 Antwerpen (route: UAntwerpen, Campus Groenenborger)

Tijdstip: 15.30 uur

Organisatie / co-organisatie: Departement Chemie

Promovendus: Debbie Dewaele

Promotor: Filip Lemière

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Debbie Dewaele - Faculteit Wetenschappen - Departement Chemie



Abstract

Deze doctoraatsthesis bespreekt het gebruik van verschillende massaspectrometrie gebaseerde technieken in het kader van drie verschillende kankerbehandelingen. Analytische technieken hebben reeds hun nut bewezen in deze studies, vooral massaspectrometrie is geëvolueerd naar een van de meest geavanceerde en diverse analytische methoden, die verschillende werkwijzen verstrekt die kunnen bijdrage aan het kankeronderzoek.Met een verwacht sterftecijfer van 12 miljoen tegen 2020, is er duidelijk nood aan de optimalisatie van bestaande kankertherapieën en de ontwikkeling van nieuwe, minder invasieve behandelingen.

In het eerste hoofdstuk, werd gebruik makende van een brede waaier van massaspectrometrie gebaseerde technieken, de vorming van covalente drug adducten op eiwitten bestudeerd. Als modelsysteem werd gekozen voor de stikstof mosterd verbinding melphalan. Eerst werd de reactiviteit van verscheidene aminozuren voor de vorming van melphalan adducten geanalyseerd. Deze studie toonde de adductvorming op de volgende aminozuren: de thiolgroep van cysteine, de thio-ether groep van methionine, de fenol groep van tyrosine, de carboxyl groepen van aspartaat en glutamaat, the ε-amino groep van lysine en de imidazoolring van histidine. Daarnaast bevestigen de resultaten de mogelijke adductvorming op de C- en N-terminale groepen van een protein. Voor de protein-melphalan adducten, werden ubiquitin and humaan serum albumine geïncubeerd met melphalan, de mate van adduct vorming werd geëvalueerd gebruikmakende van een gecombineerde massaspectrometrische methodologie van bottom-up CID en top-down ETD. Deze aanpak resulteerde in de identificatie van verschillende aminozuurresiduen betrokken in de adductvorming. Het “mappen” van deze residuen op de 3D natief gevouwen eiwitstructuren toonde aan dat de melphalan adductvorming niet enkel afhankelijk is van de nucleofiliciteit van de aminozuurresiduen, maar ook bepaald word door de “bereikbaarheid” (i.e. surface accessibility) en de flexibiliteit (B-factor) van de aminozuren.

Het effect van zuurstof plasma behandeling op korte oligosacchariden en proteïnen wordt besproken in een tweede hoofdstuk. Onze experimenten tonen aan dat de zuurstof plasma behandeling een groot effect heeft op de stabiliteit en integriteit van korte oligosacchariden, meer bepaald resulteerde de plasma behandeling in het verbreken van de glycosidische bindingen. Mogelijks verklaren deze preliminaire resultaten het antibacteriële effect gezien de plasma behandeling van een biofilm. De zuurstof plasma behandeling kan een effect hebben op de oligosacchariden in het EPS van de biofilm, resulterend in een lagere weerstand, maar bijkomend kan de plasma behandeling ook een effect hebben op de integriteit van de celwand met celdood als gevolg. Daarnaast werd het effect van ROS op peptiden en proteïnen getest. Ik toonde aan de vorming van oxidatie producten niet enkel afhankelijk is van de reactiviteit van de aminozuren maar ook sterk afhangt van de surface accessibility van de aminozuren.

In het laatste hoofdstuk van deze thesis, werd de toegevoegde waarde van het gebruik van massaspectrometrie voor de analyse van DNA aptameren en hun niet-covalente complexen aangetoond. Gebruikmakende van de FWHM van de drifttijd profielen verkregen via ion mobility massaspectrometrie werd de flexibiliteit van de aptameren en hun complexen geëvalueerd. De combinatie van collision induced unfolding experimenten en lineaire ion mobility metingen, kon een perifeer bindingsmodel voorgesteld worden voor de niet-covalente aptameer quinine complexen.

 



Url: http://www.uantwerpen.be/wetenschappen