Modulation of interactions of cytokines and their receptors

Abstract

Protein-protein interactions and interactions with other molecules including DNA and RNA, play an important role in a range of biological activities and processes in all living cells. Understanding of protein-protein interactions, new approaches, and tools for their modulations are valuable for medicine, biotechnology, and drug development. We used the interleukin-10 family of cytokines as a model system for our research of biological interactions and modulation of their functions. A key prerequisite to study biological processes and a detailed understanding of biomolecular interactions is a recombinant protein that is stable under a broad range of conditions. Recombinant protein expression in sufficient yield and quality is often a challenging task. Therefore, we aimed at developing new approaches in protein design and production. In the first part of our study, we modified IL-24, a member of the IL-10 family to increase its expression and stability. We demonstrated that protein engineering is a powerful tool in research of difficult protein targets. In the second part of our study, we adopted new approaches in designing new protein scaffolds suitable for use in the ribosome and yeast display techniques. Protein scaffolds have become promising alternatives to antibodies in protein drug...

(In Czech) Protein-proteinové interakce, stejně jako interakce s dalšími molekulami například DNA a RNA, hrají důležitou roli v široké škále biologických aktivit a procesů v živých buňkách. Pochopení proteinových interakcí, nové přístupy a nástroje pro modulaci těchto interakcí jsou důležité pro medicínskou a biotechnologickou oblast výzkumu a vývoje. Jako modelový systém pro studium biologických interakcí a modulaci biologických funkcí jsme využili interleukiny z rodiny 10. Podmínkou studia biologických procesů a pochopení biomolekulárních interakcí je příprava rekombinantních proteinů, které jsou stabilní v širokém spektru podmínek. Exprese rekombinantních proteinů v dostatečném množství a kvalitě je ale často náročným úkolem. Naším cílem bylo proto vytvořit nové přístupy k produkci složitých proteinů. V této práci popisujeme modifikaci interleukinu-24 (IL-24), člena skupiny IL-10 rodiny pomocí níž jsme dosáhli zvýšení exprese a stability IL-24. Práce ukazuje, že aplikace proteinového inženýrství je vhodným nástrojem pro studium složitých proteinů. V druhé části této práce jsme se zaměřili na nové postupy v přípravě malých vazebných proteinů (skafoldů). Malé vazebné proteiny se staly ve vývoji proteinových léčiv slibnou alternativou k široce využívaným protilátkám. Nové vazebné proteiny se...