Abbrevations t – fluorescence lifetime j – rotational correlational time ([Ru(bpy)2(phen-ITC)]2+) – Bis-(bipyridine)-5-(isotiocyanatophenantrolin)-Ru(PF6-)2 Ab – antibody AF – Alexa Fluor 660 AF-hGH – with Alexa Fluor 660 labelled human growth hormone FITC – fluorescein isothiocyanate FITC-Ab – FITC labelled antibody FP – fluorescence polarization FRET – fluorescence resonance energy transfer hGH – human growth hormone PMI – N-(3-pyrene)maleimide PMI-hGH – human growth hormone labelled N-(3-pyrene)maleimide PVPPB – poly(N-vinyl-2-pyrolidone) with phenylboronic acid copolymer r – anisotropy RITC – rodamine B isothiocyanate RITC-hGH – with RITC labeled human growth hormone SDS-PAGE – sodium dodecylsulfate-polyacrylamide gel electrophoresis INTRODUCTION Relevance of the study. Human growth hormone (hGH) is a heterogeneous protein with several molecular forms (isoforms). Human growth hormone measurements are complicated because of the heterogeneous nature of hGH. Specific assays for each isoform are currently unavailable. Because the different antibodies used in immunoassays bind to a different spectrum of hGH isoforms, hGH concentrations measured by immunoassay are likely to depend on the particular antibody used. Moreover, because the distribution of the different hGH isoforms varies among individuals, the results from different immunoassays cannot be interrelated easily by using a single conversion factor. Fluorescence is by far the most important optical... [to full text]

Introduction: Des résultats récents indiquent que l’acétylcholine joue un rôle protecteur contre les insuffisances cardiaques et les fibrillations atriales ou ventriculaires. Les cholinestérases (ChE) contrôlent le niveau d’acétylcholine et jouent donc un rôle important pour le système cholinergique du cœur. Cependant, ces enzymes dans le cœur sont peu connues. L'objectif de cette thèse est d’étudier l'acétylcholinestérase (AChE) et la butyrylcholinestérase (BChE) dans le cœur, de quantifier ces enzymes et leurs formes moléculaires et localiser au niveau cellulaire. Méthodes : Nous avons utilisé des souris sans AChE ou BChE et sans ColQ et PRiMA leur protéines d’ancrage. Les activités de l’AChE et de la BChE ont été déterminées par la méthode d’Ellman, que nous avons adaptée pour la faible quantité de ChE dans un extrait brut. Les formes moléculaires des ChE ont été séparées en gradient de saccharose 5-20% et localisées dans des cœurs gonflés par la gélatine et sur coupe à froid. La morphologie globale du cœur a été étudiée en coupes transversales colorées avec l’hématoxyline et l’éosine. Résultats et conclusions : La plus forte activité en AChE a été mesurée dans les oreillettes, la plus faible activité dans le ventricule gauche et le septum. Dans tous les compartiments, PRiMA AChE et ColQ AChE ont été observés. Chacune des formes ancrées est distribuée sur l’épicarde à la base du cœur, et sont co-localisées avec des neurones intracardiaques. PRiMA AChE forme des branches fines à proximité des neurones intracardiaques. L’absence d’ancrage de l’AChE aboutit à une diminution significative du diamètre des cardiomyocytes. L’activité de la BChE est plus élevée que celle de l’AChE. La plus haute activité en BChE a été détectée dans le ventricule gauche et le septum. Le monomère amphiphilic constitue la forme prédominante dans le cœur. Dans le myocarde, le marquage de l’activité BChE est diffus, alors que dans l’épicarde il colocalise avec un seul neurone intracardiaque. Dans ce travail, nous avons réalisé une étude complète des ChE dans le cœur. Nos résultats peuvent aider à définir de nouvelles thérapies pharmacologiques plus efficaces. / Introduction: The results of current research suggest that acetylcholine has a protective role during heart failure and atrial or ventricular fibrillation. Cholinesterases (ChE) control the level of acetylcholine and thus play an important role in the cholinergic system of the heart. However, detail information about these enzymes in the heart is still missing. The aim of this thesis was to provide a complex study of acetylcholinesterase (AChE) and butyrylcholinesterase (BChE) in the heart, specifically of their activities, molecular forms and precise localization. Methods: Mutant mice with lack of ChE or their anchoring proteins, ColQ and PRiMA, were used. AChE and BChE activities in heart compartments were determined by 2-step Ellman’s method, developed by us. Molecular forms of ChE were determined in 5-20 % sucrose gradients and localized in the hearts filled with gelatin and in the cryosections by activity staining method and by immunohistochemistry. Nerve and endothelial cells were identified using specific markers. Basic heart morphology was studied in the transversal sections stained with hematoxyline and eosine. Results and conclusion: The highest AChE activity was determined in the atria, the lowest activity in the left ventricle and septum. In all compartments, PRiMA AChE and ColQ AChE were observed. Both anchored forms were distributed epicardially on the heart base, co-localized with intracardiac neurons. PRiMA AChE formed a subtle branching in the proximity of intracardiac neurons. The lack of AChE anchored forms led to significantly lower cardiomyocyte diameter. The BChE activity was higher than that of AChE. The highest BChE activity was detected in the left ventricle and septum. Amphiphilic monomers were the predominant form of BChE in the heart. In myocardium, the staining of BChE activity was diffused, while in epicardium it co-localized with a single intracardiac neuron. In this work, we have provided a complex study of ChE in heart. Our results could help in the design of new, more effective pharmacotherapy, which may reduce morbidity and mortality of the patients with various heart diseases. / Úvod: Výsledky súčasného výskumu nasvedčujú protektívnemu vplyvu acetylcholínu pri srdcovom zlyhávaní, či pri predsieňovej a komorovej fibrilácií. Cholínesterázy (ChE) regulujú hladinu acetylcholínu a tak zohrávajú dôležitú úlohu v cholinergickom systéme srdca. Avšak, hlbšie informácie o týchto enzýmoch v srdci chýbajú. Cieľom tejto práce bolo komplexné štúdium acetylcholínesterázy (AChE) a butyrylcholínesterázy (BChE) v srdci, konkrétne ich aktivít, molekulových foriem a presnej lokalizácie. Metódy: V projekte sme používali mutantné myši s chýbaním ChE alebo ich kotviacich proteínov, ColQ a PRiMA. Aktivity AChE a BChE sme v jednotlivých častiach srdca stanovili nami vyvinutou modifikovanou dvoj-krokovou Ellmanovou metódou. Molekulové formy ChE sme študovali v 5-20 % sacharózových gradientoch. ChE sme lokalizovali v srdciach vyplnených želatínou a v kryostatických rezoch, a to pomocou aktivitného farbenia a imunohistochémiou. Nervové a endotelové bunky sme identifikovali na základe špecifických markerov. Základnú morfológiu tkaniva sme študovali v priečnych rezoch srdca nafarbených hematoxylínom a eozínom. Výsledky a záver: V predsieňach sme pozorovali najvyššiu a v ľavej komore a septe najnižšiu aktivitu AChE, kotvenú pomocou PRiMA aj ColQ proteínov. PRiMA AChE aj ColQ AChE boli v epikarde distribuované na báze srdca a ko-lokalizované s intrakardiálnymi neurónmi. PRiMA AChE vytvárala jemnú spleť v blízkosti intrakardiálnych neurónov. Chýbanie kotvených foriem AChE viedlo ku signifikantne menším priemerom kardiomyocytov. Aktivita BChE v srdci bola vyššia ako aktivita AChE, s najvyššou aktivitou v ľavej komore a septe. Predominatnou formou BChE v srdci boli amfifilné monoméry. BChE aktivita bola v myokarde lokalizovaná difúzne a v epikarde ko-lokalizovala s jedným intrakardiálnym neurónom. V predloženej práci sme poskytli komplexný obraz o ChE v srdci. Naše výsledky môžu vo významnej miere napomôcť v dizajne novej, efektívnejšej farmakoterapie, ktorá by mohla znížiť morbiditu a mortalitu pacientov s vybranými chorobami srdca.

Introduction: Des résultats récents indiquent que l’acétylcholine joue un rôle protecteur contre les insuffisances cardiaques et les fibrillations atriales ou ventriculaires. Les cholinestérases (ChE) contrôlent le niveau d’acétylcholine et jouent donc un rôle important pour le système cholinergique du cœur. Cependant, ces enzymes dans le cœur sont peu connues. L'objectif de cette thèse est d’étudier l'acétylcholinestérase (AChE) et la butyrylcholinestérase (BChE) dans le cœur, de quantifier ces enzymes et leurs formes moléculaires et localiser au niveau cellulaire. Méthodes : Nous avons utilisé des souris sans AChE ou BChE et sans ColQ et PRiMA leur protéines d’ancrage. Les activités de l’AChE et de la BChE ont été déterminées par la méthode d’Ellman, que nous avons adaptée pour la faible quantité de ChE dans un extrait brut. Les formes moléculaires des ChE ont été séparées en gradient de saccharose 5-20% et localisées dans des cœurs gonflés par la gélatine et sur coupe à froid. La morphologie globale du cœur a été étudiée en coupes transversales colorées avec l’hématoxyline et l’éosine. Résultats et conclusions : La plus forte activité en AChE a été mesurée dans les oreillettes, la plus faible activité dans le ventricule gauche et le septum. Dans tous les compartiments, PRiMA AChE et ColQ AChE ont été observés. Chacune des formes ancrées est distribuée sur l’épicarde à la base du cœur, et sont co-localisées avec des neurones intracardiaques. PRiMA AChE forme des branches fines à proximité des neurones intracardiaques. L’absence d’ancrage de l’AChE aboutit à une diminution significative du diamètre des cardiomyocytes. L’activité de la BChE est plus élevée que celle de l’AChE. La plus haute activité en BChE a été détectée dans le ventricule gauche et le septum. Le monomère amphiphilic constitue la forme prédominante dans le cœur. Dans le myocarde, le marquage de l’activité BChE est diffus, alors que dans l’épicarde il colocalise avec un seul neurone intracardiaque. Dans ce travail, nous avons réalisé une étude complète des ChE dans le cœur. Nos résultats peuvent aider à définir de nouvelles thérapies pharmacologiques plus efficaces. / Introduction: The results of current research suggest that acetylcholine has a protective role during heart failure and atrial or ventricular fibrillation. Cholinesterases (ChE) control the level of acetylcholine and thus play an important role in the cholinergic system of the heart. However, detail information about these enzymes in the heart is still missing. The aim of this thesis was to provide a complex study of acetylcholinesterase (AChE) and butyrylcholinesterase (BChE) in the heart, specifically of their activities, molecular forms and precise localization. Methods: Mutant mice with lack of ChE or their anchoring proteins, ColQ and PRiMA, were used. AChE and BChE activities in heart compartments were determined by 2-step Ellman’s method, developed by us. Molecular forms of ChE were determined in 5-20 % sucrose gradients and localized in the hearts filled with gelatin and in the cryosections by activity staining method and by immunohistochemistry. Nerve and endothelial cells were identified using specific markers. Basic heart morphology was studied in the transversal sections stained with hematoxyline and eosine. Results and conclusion: The highest AChE activity was determined in the atria, the lowest activity in the left ventricle and septum. In all compartments, PRiMA AChE and ColQ AChE were observed. Both anchored forms were distributed epicardially on the heart base, co-localized with intracardiac neurons. PRiMA AChE formed a subtle branching in the proximity of intracardiac neurons. The lack of AChE anchored forms led to significantly lower cardiomyocyte diameter. The BChE activity was higher than that of AChE. The highest BChE activity was detected in the left ventricle and septum. Amphiphilic monomers were the predominant form of BChE in the heart. In myocardium, the staining of BChE activity was diffused, while in epicardium it co-localized with a single intracardiac neuron. In this work, we have provided a complex study of ChE in heart. Our results could help in the design of new, more effective pharmacotherapy, which may reduce morbidity and mortality of the patients with various heart diseases. / Úvod: Výsledky súčasného výskumu nasvedčujú protektívnemu vplyvu acetylcholínu pri srdcovom zlyhávaní, či pri predsieňovej a komorovej fibrilácií. Cholínesterázy (ChE) regulujú hladinu acetylcholínu a tak zohrávajú dôležitú úlohu v cholinergickom systéme srdca. Avšak, hlbšie informácie o týchto enzýmoch v srdci chýbajú. Cieľom tejto práce bolo komplexné štúdium acetylcholínesterázy (AChE) a butyrylcholínesterázy (BChE) v srdci, konkrétne ich aktivít, molekulových foriem a presnej lokalizácie. Metódy: V projekte sme používali mutantné myši s chýbaním ChE alebo ich kotviacich proteínov, ColQ a PRiMA. Aktivity AChE a BChE sme v jednotlivých častiach srdca stanovili nami vyvinutou modifikovanou dvoj-krokovou Ellmanovou metódou. Molekulové formy ChE sme študovali v 5-20 % sacharózových gradientoch. ChE sme lokalizovali v srdciach vyplnených želatínou a v kryostatických rezoch, a to pomocou aktivitného farbenia a imunohistochémiou. Nervové a endotelové bunky sme identifikovali na základe špecifických markerov. Základnú morfológiu tkaniva sme študovali v priečnych rezoch srdca nafarbených hematoxylínom a eozínom. Výsledky a záver: V predsieňach sme pozorovali najvyššiu a v ľavej komore a septe najnižšiu aktivitu AChE, kotvenú pomocou PRiMA aj ColQ proteínov. PRiMA AChE aj ColQ AChE boli v epikarde distribuované na báze srdca a ko-lokalizované s intrakardiálnymi neurónmi. PRiMA AChE vytvárala jemnú spleť v blízkosti intrakardiálnych neurónov. Chýbanie kotvených foriem AChE viedlo ku signifikantne menším priemerom kardiomyocytov. Aktivita BChE v srdci bola vyššia ako aktivita AChE, s najvyššou aktivitou v ľavej komore a septe. Predominatnou formou BChE v srdci boli amfifilné monoméry. BChE aktivita bola v myokarde lokalizovaná difúzne a v epikarde ko-lokalizovala s jedným intrakardiálnym neurónom. V predloženej práci sme poskytli komplexný obraz o ChE v srdci. Naše výsledky môžu vo významnej miere napomôcť v dizajne novej, efektívnejšej farmakoterapie, ktorá by mohla znížiť morbiditu a mortalitu pacientov s vybranými chorobami srdca.

Introduction: Des résultats récents indiquent que l’acétylcholine joue un rôle protecteur contre les insuffisances cardiaques et les fibrillations atriales ou ventriculaires. Les cholinestérases (ChE) contrôlent le niveau d’acétylcholine et jouent donc un rôle important pour le système cholinergique du cœur. Cependant, ces enzymes dans le cœur sont peu connues. L'objectif de cette thèse est d’étudier l'acétylcholinestérase (AChE) et la butyrylcholinestérase (BChE) dans le cœur, de quantifier ces enzymes et leurs formes moléculaires et localiser au niveau cellulaire. Méthodes : Nous avons utilisé des souris sans AChE ou BChE et sans ColQ et PRiMA leur protéines d’ancrage. Les activités de l’AChE et de la BChE ont été déterminées par la méthode d’Ellman, que nous avons adaptée pour la faible quantité de ChE dans un extrait brut. Les formes moléculaires des ChE ont été séparées en gradient de saccharose 5-20% et localisées dans des cœurs gonflés par la gélatine et sur coupe à froid. La morphologie globale du cœur a été étudiée en coupes transversales colorées avec l’hématoxyline et l’éosine. Résultats et conclusions : La plus forte activité en AChE a été mesurée dans les oreillettes, la plus faible activité dans le ventricule gauche et le septum. Dans tous les compartiments, PRiMA AChE et ColQ AChE ont été observés. Chacune des formes ancrées est distribuée sur l’épicarde à la base du cœur, et sont co-localisées avec des neurones intracardiaques. PRiMA AChE forme des branches fines à proximité des neurones intracardiaques. L’absence d’ancrage de l’AChE aboutit à une diminution significative du diamètre des cardiomyocytes. L’activité de la BChE est plus élevée que celle de l’AChE. La plus haute activité en BChE a été détectée dans le ventricule gauche et le septum. Le monomère amphiphilic constitue la forme prédominante dans le cœur. Dans le myocarde, le marquage de l’activité BChE est diffus, alors que dans l’épicarde il colocalise avec un seul neurone intracardiaque. Dans ce travail, nous avons réalisé une étude complète des ChE dans le cœur. Nos résultats peuvent aider à définir de nouvelles thérapies pharmacologiques plus efficaces. / Introduction: The results of current research suggest that acetylcholine has a protective role during heart failure and atrial or ventricular fibrillation. Cholinesterases (ChE) control the level of acetylcholine and thus play an important role in the cholinergic system of the heart. However, detail information about these enzymes in the heart is still missing. The aim of this thesis was to provide a complex study of acetylcholinesterase (AChE) and butyrylcholinesterase (BChE) in the heart, specifically of their activities, molecular forms and precise localization. Methods: Mutant mice with lack of ChE or their anchoring proteins, ColQ and PRiMA, were used. AChE and BChE activities in heart compartments were determined by 2-step Ellman’s method, developed by us. Molecular forms of ChE were determined in 5-20 % sucrose gradients and localized in the hearts filled with gelatin and in the cryosections by activity staining method and by immunohistochemistry. Nerve and endothelial cells were identified using specific markers. Basic heart morphology was studied in the transversal sections stained with hematoxyline and eosine. Results and conclusion: The highest AChE activity was determined in the atria, the lowest activity in the left ventricle and septum. In all compartments, PRiMA AChE and ColQ AChE were observed. Both anchored forms were distributed epicardially on the heart base, co-localized with intracardiac neurons. PRiMA AChE formed a subtle branching in the proximity of intracardiac neurons. The lack of AChE anchored forms led to significantly lower cardiomyocyte diameter. The BChE activity was higher than that of AChE. The highest BChE activity was detected in the left ventricle and septum. Amphiphilic monomers were the predominant form of BChE in the heart. In myocardium, the staining of BChE activity was diffused, while in epicardium it co-localized with a single intracardiac neuron. In this work, we have provided a complex study of ChE in heart. Our results could help in the design of new, more effective pharmacotherapy, which may reduce morbidity and mortality of the patients with various heart diseases. / Úvod: Výsledky súčasného výskumu nasvedčujú protektívnemu vplyvu acetylcholínu pri srdcovom zlyhávaní, či pri predsieňovej a komorovej fibrilácií. Cholínesterázy (ChE) regulujú hladinu acetylcholínu a tak zohrávajú dôležitú úlohu v cholinergickom systéme srdca. Avšak, hlbšie informácie o týchto enzýmoch v srdci chýbajú. Cieľom tejto práce bolo komplexné štúdium acetylcholínesterázy (AChE) a butyrylcholínesterázy (BChE) v srdci, konkrétne ich aktivít, molekulových foriem a presnej lokalizácie. Metódy: V projekte sme používali mutantné myši s chýbaním ChE alebo ich kotviacich proteínov, ColQ a PRiMA. Aktivity AChE a BChE sme v jednotlivých častiach srdca stanovili nami vyvinutou modifikovanou dvoj-krokovou Ellmanovou metódou. Molekulové formy ChE sme študovali v 5-20 % sacharózových gradientoch. ChE sme lokalizovali v srdciach vyplnených želatínou a v kryostatických rezoch, a to pomocou aktivitného farbenia a imunohistochémiou. Nervové a endotelové bunky sme identifikovali na základe špecifických markerov. Základnú morfológiu tkaniva sme študovali v priečnych rezoch srdca nafarbených hematoxylínom a eozínom. Výsledky a záver: V predsieňach sme pozorovali najvyššiu a v ľavej komore a septe najnižšiu aktivitu AChE, kotvenú pomocou PRiMA aj ColQ proteínov. PRiMA AChE aj ColQ AChE boli v epikarde distribuované na báze srdca a ko-lokalizované s intrakardiálnymi neurónmi. PRiMA AChE vytvárala jemnú spleť v blízkosti intrakardiálnych neurónov. Chýbanie kotvených foriem AChE viedlo ku signifikantne menším priemerom kardiomyocytov. Aktivita BChE v srdci bola vyššia ako aktivita AChE, s najvyššou aktivitou v ľavej komore a septe. Predominatnou formou BChE v srdci boli amfifilné monoméry. BChE aktivita bola v myokarde lokalizovaná difúzne a v epikarde ko-lokalizovala s jedným intrakardiálnym neurónom. V predloženej práci sme poskytli komplexný obraz o ChE v srdci. Naše výsledky môžu vo významnej miere napomôcť v dizajne novej, efektívnejšej farmakoterapie, ktorá by mohla znížiť morbiditu a mortalitu pacientov s vybranými chorobami srdca.

La acetilcolinesterasa (AChE) hidroliza el neurotransmisor acetilcolina. La enzima se presenta en distintas formas moleculares. Tetrámeros hidrofílicos de AChE de suero fetal bovino se purificaron, sometieron a un tratamiento químico desnaturalizante o reductor, y estudiaron mediante análisis de sedimentación, cromatografía, fluorescencia intrínseca y unión de sondas hidrofóbicas. La transformación de los tetrámeros hidrofílicos en dímeros y monómeros anfifílicos demostró la alta flexibilidad conformacional de las subunidades de AChE, lo que podría ser crucial en la síntesis del conjunto completo de sus formas moleculares, y aportó una explicación de cómo algunas de sus formas interaccionan con las membranas. Para entender la heterogeneidad molecular de la AChE, también se empleó el anticuerpo AE-1, que interaccionó de forma desigual con oligómeros y monómeros de AChE de distintas fuentes. Experimentos de Western blot demostraron que el epítopo de AE-1 es de naturaleza confor macional. Finalmente, los datos experimentales descartaron la fosforilación de la AChE con proteína quinasa A. / Acetylcholinesterase (AChE) hydrolyzes the neurotransmitter acetylcholine. The enzyme exists in several molecular forms. AChE hydrophilic tetramers from fetal bovine serum were purified, chemically denatured or reduced, and studied by sedimentation analysis, hydrophobic chromatography, intrinsic fluorescence spectra and binding of amphiphilic probes. Conversion of the hydrophilic tetramers into amphiphilic dimers and monomers showed that AChE subunits possess a flexible conformation, which may be important for generating a full set of molecular forms, and gave an explanation of the interaction of certain AChE forms with membranes. Another approach to determine the molecular basis for the structural heterogeneity of AChE was to use the antibody AE-1, which distinctly reacted with AChE oligomers and monomers from different sources. The results of Western blot revealed that the determinant for AE-1 consisted of a conformational domain, not a primary sequence region. Finally, the experimental data rejected the phosphorylation of AChE at non-consensus protein kinase A sites.