Výzkum mechanických vlastností biopolymerů
Investigating mechanical properties of biopolymers
Typ dokumentu
diplomová prácemaster thesis
Autor
Zelená Anna
Vedoucí práce
Lánský Zdeněk
Oponent práce
Hendrych Tomáš
Studijní obor
Přístroje a metody pro biomedicínuStudijní program
Biomedicínská a klinická technikaInstituce přidělující hodnost
katedra přírodovědných oborůObhájeno
2017-06-20Práva
A university thesis is a work protected by the Copyright Act. Extracts, copies and transcripts of the thesis are allowed for personal use only and at one?s own expense. The use of thesis should be in compliance with the Copyright Act http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf and the citation ethics http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.htmlVysokoškolská závěrečná práce je dílo chráněné autorským zákonem. Je možné pořizovat z něj na své náklady a pro svoji osobní potřebu výpisy, opisy a rozmnoženiny. Jeho využití musí být v souladu s autorským zákonem http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf a citační etikou http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.html
Metadata
Zobrazit celý záznamAbstrakt
Buněčné pohyby jsou závislé na přeskupování vzájemně propojených biopolymerních sítí. Pro porozumění buněčným pohybům, jako je například buněčné dělení, je třeba nejdříve popsat mechanické vlastnosti biopolymerů zapojujících se do těchto procesů. Cílem této práce bylo popsat mechaniku dvou polymerních struktur: i) jednoho molekulárního vlákna DNA a ii) komplex mikrotubulů zesíťovaných molekulárním motorem kinesinem-14, HSET. Za tímto účelem jsme použili optickou pinzetu, umožňující přímou manipulaci a měření sil, v kombinaci se zobrazováním jednotlivých molekul pomocí fluorescenční mikroskopie. Potvrdili jsme, že elastické chování jediné molekuly ?-DNA následuje model ohebného řetězce (worm-like chain) a k natažení molekuly (tzv. fáze overstretching) dochází okolo 65 pN. Zjistili jsme, že HSET váže mikrotubuly k sobě a vzájemně s nimi pohybuje a že tento pohyb zpomaluje, když se mikrotubuly začnou od sebe oddělovat. Ukázali jsme, že toto zastavení je způsobeno entropickou silou generovanou molekulami HSET, které jsou uzavřeny v překryvu mezi mikrotubuly. Změřili jsme tuto entropickou sílu a zjistili jsme, že je typicky v řádu pN, dosahující až ~ 20 pN. Naše výsledky představují nový pohled na fungování molekulárních motorů v kontextu biopolymerních sestav a budou použity k dalšímu popisu biopolymerních struktur s vyšší komplexitou. Cellular movements depend on the rearrangement of the interconnected networks of biopolymers. To understand cellular movements like e.g. cell division we need to describe the mechanical properties of the biopolymers involved in these processes. The aim of this thesis was to describe the mechanics of two polymeric structures: i) a single DNA molecule and ii) a higher order assembly of microtubules crosslinked by kinesin-14, HSET, molecular motors. We used a combination of direct manipulation and force measurement by the optical tweezers with imaging of single molecules by fluorescence microscopy. We confirmed that the elastic behaviour of a single ?-DNA molecule follows the worm-like chain model and that the molecule over-stretches at ~65 pN. We found that HSET crosslinks and slides microtubules and that this sliding stalls when the microtubules start to separate. We show that the stopping is due to an entropic force generated by HSET molecules confined in the overlap between the microtubules. We quantified the entropic force to be in the pN range, reaching up to ~20pN. Our results represent a novel insight into the functioning of molecular motors in context of biopolymer assemblies and will be used to further describe the biopolymer structures of higher complexities.
Kolekce
- Diplomové práce - 17101 [236]