Vývoj a optimalizace nízkomolekulárních proteinových ligandů jako nástrojů v molekulární biologii

Abstract

Peptides represent a synthetically accessible and chemically versatile class of molecules that can be tailored to target a wide range of biological macromolecules. This thesis focuses on the development of hardware and methodologies enabling the parallel synthesis and screening of peptide ligands, with applications in chemical biology, drug discovery, and fundamental protein science. A key result of this work is the development of enhanced version of the SPENSER (Solid Phase ElectroNic SynthesizER) platform - a parallel synthesizer that enables efficient production of diverse peptide libraries at sub-micromole scale. This technology was leveraged to construct libraries targeting several therapeutically relevant proteins, and to demonstrate the system's versatility in linear, cyclized, and aldehyde-modified peptide formats. The results of this platform development and its biological applications are encapsulated in four publications. The first investigates the physicochemical constraints underlying the evolution of the canonical amino acid alphabet, employing peptide folding assays to explore structural limitations of prebiotically plausible amino acids. The second reveals the previously uncharacterized zymogen form of the SARS-CoV-2 main protease as a distinct target, opening new avenues for...

Peptidy představují synteticky snadno dostupnou a chemicky variabilní třídu molekul, které lze cíleně navrhovat tak, aby se vázaly na široké spektrum biologických makromolekul. Tato disertační práce se zaměřuje na vývoj hardwaru a metod umožňujících paralelní syntézu a testování peptidových ligandů s využitím v chemické biologii, vývoji léčiv a základním výzkumu proteinů. Klíčovým výsledkem této práce je vývoj vylepšené verze platformy SPENSER (Solid Phase ElectroNic SynthesizER) - paralelního syntetizátoru umožňujícího efektivní přípravu různorodých peptidových knihoven v submikromolárním měřítku. Tato technologie byla využita k přípravě knihoven zaměřených na několik terapeuticky významných proteinů a k demonstraci univerzálnosti systému pro syntézu lineárních, cyklizovaných i aldehydem modifikovaných peptidů. Výsledky vývoje této platformy a její biologické aplikace jsou shrnuty ve čtyřech publikacích. První z nich se zabývá fyzikálně-chemickými omezeními, která ovlivnila evoluci kanonické abecedy aminokyselin, a využívá peptidové skládací testy k prozkoumání strukturálních limitací prebioticky dostupných aminokyselin. Druhá popisuje cílení dříve necharakterizované zymogenní formy hlavní proteázy SARS-CoV-2, která představuje nový antivirový cíl. Třetí práce představuje vysokopropustný test pro...