|
|
Function of Magnesium Ions in the Formation of Biologically-Active Nucleic Acids Structures
Espinoza Herrera, Shirly Josefina ; Štěpánek, Josef (vedoucí práce) ; Mašek, Vlastimil (oponent) ; Setnička, Vladimír (oponent)
ESPINOZA HERRERA S.J. -DOCTORAL THESIS - FUNCTION OF MAGNESIUM IONS IN THE FORMATION OF BIOLOGICALLY-ACTIVE NUCLEIC ACIDS STRUCTURES ____________________________________________________________________ ABSTRAKT Byla studována interakce hořečnatých iontů, jež jsou divalentními ionty s nejvyšší koncentrací v živých buňkách, s klíčovými biomolekulami nukleových kyselin, s cílem zjistit strukturní detaily mechanismu této interakce a účinek hořečnatých iontů na strukturu a strukturní přechody u nukleových kyselin. Jako hlavní metoda byla vybraná Ramanova spektroskopie; kromě toho byla provedena I některá doplňková měření UV absorpce. Základní analýzy sérií spekter získaných v závislosti na teplotě a případně při různých koncentracích hořečnatých iontů byly prováděny pomocí faktorové analýzy. Kde to bylo možné, sloužily výstupy faktorové analýzy při fitování odpovídajících termodynamických vztahů. Ke studiu byly použité různé molekulární modely nukleových kyselin, konkrétně systém komplementárních RNA homopolynukleotidů polyA a polyU, DNA homopolynucleotidů polydA a polydT, a RNA 14-merní oligonukleotid představující vrcholovou vlásenku segmentu TAR genomické RNA viru HIV-1. Potvrdili jsme pomocí Ramanovy spektroskopie, že ionty hořčíku přidané do roztoku polyA-polyU duplexů způsobí jejich částečnou disociaci a...
|
|
|
Study of protein structure and dynamics by means of optical spectroscopy
Pazderka, Tomáš ; Kopecký, Vladimír (vedoucí práce) ; Kaminský, Jakub (oponent) ; Setnička, Vladimír (oponent)
Název: Studium struktury a dynamiky proteinů pomocí optické spektroskopie Autor: Tomáš Pazderka Ústav: Fyzikální ústav UK Vedoucí doktorské práce: RNDr. Vladimír Kopecký, Ph.D., Fyzikální ústav UK Abstrakt: Cílem práce je zdokonalit experimentální techniky vibrační spektrosko- pie (především vibrační optické aktivity - VOA) a metodiky pro zpracování dat, vedoucí k lepšímu pochopení struktury a dynamiky proteinů. Byla vypracována metodika pro intenzitní kalibraci spekter Ramanovy optické aktivity. Užitečnost metody byla demonstrována na ROA spektrech změřených na různých přístrojích a/nebo za použití více přístrojových konfigurací. Modifikací konvenčního přístro- je pro měření spekter vibračního cirkulárního dichroismu (VCD) byl sestaven spektrometr umožňující mikroskopická měření VCD spekter s prostorovým roz- lišením 1 mm. S využitím této techniky byly nalezeny prostorové nehomogenity ve vzorku proteinových fibril. Pomocí metod optické spektroskopie byly zkou- mány modelové molekuly pro neplanaritu amidové vazby a byly identifikovány klíčové spektrální znaky pro určování neplanarity amidové vazby a její absolut- ní konfigurace. Byla změřena úplná sada Ramanových spekter proteinogenních aminokyselin. Byly identifikovány a následně diskutovány závislosti spekter na koncentraci a formě vzorku. Rozhodovací...
|
|
|
Biologically important non-canonical structures of nucleic acids in complexes with cationic porphyrins
Palacký, Jan ; Mojzeš, Peter (vedoucí práce) ; Setnička, Vladimír (oponent) ; Víglaský, Viktor (oponent)
Guaninové kvadruplexy tvoří třídu neobvyklých konformací nukleových kyselin založených na stohování guaninových tetrád stabilizovaných prostřednictvím Hoogsteenovského párování a koordinace kationtů. Podílejí se celé řadě buněčných procesů včetně replikace, rekombinace nebo transkripce. Guaninové kvadruplexy jsou velmi rozšířené v lidském genomu, ale nejvíce se vyskytují v jednovláknových oblastech telomer bohatých na guanin. O telomerní guaninové kvadruplexy roste zájem díky jejich schopnosti inhibovat aktivitu enzymu telomeráza, který je zodpovědný za proliferaci nádorových buněk. Konkrétně jsme zkoumali konformační polymorfismus základní lidské telomerní sekvence G3(TTAG3)3 vyvolaný koncentrací DNA, kovových kationtů (K+ , Na+ ) a/nebo teplotní renaturací. Ramanova spektroskopie byla použita jako primární metoda pro toto studium, neboť, na rozdíl od běžných spektroskopických metod, jsme mohli sledovat strukturu kvadruplexu za velmi vysokých koncentrací DNA napodobujících podmínky molekulárního shlukování v buňce. Ukazujeme, že kvadruplex G3(TTAG3)3 přechází mezi antiparalelním a paralelním uspořádáním řetězců v závislosti na koncentraci DNA a iontů K+ . Kromě toho také ukazujeme, že kationické porfyriny mohou sloužit jako citlivé sondy konformace kvadruplexů. Závěrem diskutujeme možnou dimerizaci...
|
|
|
Study of protein structure and dynamics by means of optical spectroscopy
Pazderka, Tomáš ; Kopecký, Vladimír (vedoucí práce) ; Kaminský, Jakub (oponent) ; Setnička, Vladimír (oponent)
Název: Studium struktury a dynamiky proteinů pomocí optické spektroskopie Autor: Tomáš Pazderka Ústav: Fyzikální ústav UK Vedoucí doktorské práce: RNDr. Vladimír Kopecký, Ph.D., Fyzikální ústav UK Abstrakt: Cílem práce je zdokonalit experimentální techniky vibrační spektrosko- pie (především vibrační optické aktivity - VOA) a metodiky pro zpracování dat, vedoucí k lepšímu pochopení struktury a dynamiky proteinů. Byla vypracována metodika pro intenzitní kalibraci spekter Ramanovy optické aktivity. Užitečnost metody byla demonstrována na ROA spektrech změřených na různých přístrojích a/nebo za použití více přístrojových konfigurací. Modifikací konvenčního přístro- je pro měření spekter vibračního cirkulárního dichroismu (VCD) byl sestaven spektrometr umožňující mikroskopická měření VCD spekter s prostorovým roz- lišením 1 mm. S využitím této techniky byly nalezeny prostorové nehomogenity ve vzorku proteinových fibril. Pomocí metod optické spektroskopie byly zkou- mány modelové molekuly pro neplanaritu amidové vazby a byly identifikovány klíčové spektrální znaky pro určování neplanarity amidové vazby a její absolut- ní konfigurace. Byla změřena úplná sada Ramanových spekter proteinogenních aminokyselin. Byly identifikovány a následně diskutovány závislosti spekter na koncentraci a formě vzorku. Rozhodovací...
|
|
|
Theory and application of optical spectroscopic methods for structural molecular studies
Hudecová, Jana ; Bouř, Petr (vedoucí práce) ; Setnička, Vladimír (oponent) ; Valenta, Jan (oponent)
Název práce: Teorie a aplikace optických spektroskopických metod pro strukturní studie molekul Autor: RNDr. Jana Hudecová Katedra / Ústav: Ústav organické chemie biochemie AVČR, v.v.i. Vedoucí doktorské práce: Prof. RNDr. Petr Bouř, DSc. Abstrakt: V dizertační práci byly použity metody chiroptické spektroskopie (Ramanova optická aktivita, elektronový a vibrační cirkulární dichroismus a cirkulárně polarizovaná luminiscence) k získání informací o struktuře chirálních molekul. Ve čtyřech hlavních projektech jsme se zaměřili na vylepšování přesnosti kvantově-chemických výpočtů potřebných pro interpretaci změřených spekter, zahrnutím anharmonických korekcí, rozpouštědla, flexibility molekul a dynamických efektů. V prvním projektu jsme se věnovali metodě optimalizace geometrie v normálních módech a nalezli optimální frekvenční limit zajišťující realistické rozšíření vibračních pásů. Dále jsme zkoumali schopnost harmonických a anharmonických výpočetních přístupů popsat C-H valenční vibrace pro tři molekuly terpenů a čtyři spektroskopické metody. Třetí projekt byl zaměřen na roli disperzních sil u různých organických rozpouštědel pro konformační rovnováhu a dynamiku cyklických dipeptidů obsahujících tryptofan. V posledním projektu pomohla volná energie získaná z molekulárně-dynamických simulací vysvětlit spektrální...
|
|
|
Structure and dynamics of peptides and proteins in solution: application of Raman optical activity
Profant, Václav ; Baumruk, Vladimír (vedoucí práce) ; Kapitán, Josef (oponent) ; Setnička, Vladimír (oponent)
Práce se zabývá vysoce specifickými a pokročilými aplikacemi Ramanovy optické aktivity (ROA) v široké škále strukturálních a konformačních studií biomolekul a dalších biologicky významných molekul. Náš výzkum byl zaměřen na řadu vzájemně propojených témat zahrnujících oblasti metodiky, základního a aplikovaného výzkumu. Kombinace experimentálního a teoretického přístupu vedla k hlubšímu porozumění studovaných jevů včetně charakterizace účinků interakcí rozpuštěných látek a rozpouštědel. Vysoce kvalitní ROA spektra modelových molekul v oblasti C-H valenčních vibrací, získaná jako důsledek úspěšného rozšíření ROA měření na spektrální oblast zahrnující všechny fundamentálních molekulární vibrace, nám umožnila ověření a další vývoj simulačních metod zahrnujících anharmonické korekce. Na příkladu modelových spirodilaktamů s vysoce neplanárními amidovými skupinami jsme vysledovali specifické ROA spektrální projevy amidové neplanarity. Úspěšně jsme simulovali ROA signál S-S valenčních vibrací antimikrobiálního peptidu lasiocepsinu a zjistili, že navzdory současnému přesvědčení neodrážejí smysl torze S-S skupiny. Ve studiích věnovaných větším molekulárním systémům jsme lépe porozuměli procesu formování stabilní konformace polyprolin II a ukázali jsme, že ROA může pomoci odhalit změny indukované různou sulfatací v...
|
|
|
Development and applications of molecular dynamics for molecular spectroscopy
Kessler, Jiří ; Bouř, Petr (vedoucí práce) ; Bludský, Ota (oponent) ; Setnička, Vladimír (oponent)
This Thesis deals with simulations of chiroptical spectra using a combination of molecular dynamics and quantum chemistry. Molecular dynamics was used to explore conformational behaviour of studied systems (proteins), quantum chemistry for calculation of spectral prop- erties. The Quantum chemical methods are limited to relatively small systems. We overcome this problem mostly by a fragmentation of studied systems, when smaller, computationally feasible, fragments are created and used for the quantum chemical calculations. Calculated properties were then transferred to the big molecule. Vibrational Optical Activity (VOA) spectra of poly-L-glutamic acid fibrils (PLGA), insulin prefibrillar form and native globular proteins were studied. The simulated spectra provided satisfactory agreement with the experiment and were used for its interpretation. Experimental Vibrational Circular Dichroism (VCD) spectra of poly-L-glutamic acid fibrils were only qualitatively reproduced by the simulation. We could reproduce the major amide I band and a smaller negative band associated with the side chain carboxyl group. Our simulation procedure was then extended to a set of globular proteins and their Raman Optical Activity (ROA) spectra. Here we achieved an exceptional precision. For example, we were able to reproduce...
|
|
|
Biologically important non-canonical structures of nucleic acids in complexes with cationic porphyrins
Palacký, Jan ; Mojzeš, Peter (vedoucí práce) ; Setnička, Vladimír (oponent) ; Víglaský, Viktor (oponent)
Guaninové kvadruplexy tvoří třídu neobvyklých konformací nukleových kyselin založených na stohování guaninových tetrád stabilizovaných prostřednictvím Hoogsteenovského párování a koordinace kationtů. Podílejí se celé řadě buněčných procesů včetně replikace, rekombinace nebo transkripce. Guaninové kvadruplexy jsou velmi rozšířené v lidském genomu, ale nejvíce se vyskytují v jednovláknových oblastech telomer bohatých na guanin. O telomerní guaninové kvadruplexy roste zájem díky jejich schopnosti inhibovat aktivitu enzymu telomeráza, který je zodpovědný za proliferaci nádorových buněk. Konkrétně jsme zkoumali konformační polymorfismus základní lidské telomerní sekvence G3(TTAG3)3 vyvolaný koncentrací DNA, kovových kationtů (K+ , Na+ ) a/nebo teplotní renaturací. Ramanova spektroskopie byla použita jako primární metoda pro toto studium, neboť, na rozdíl od běžných spektroskopických metod, jsme mohli sledovat strukturu kvadruplexu za velmi vysokých koncentrací DNA napodobujících podmínky molekulárního shlukování v buňce. Ukazujeme, že kvadruplex G3(TTAG3)3 přechází mezi antiparalelním a paralelním uspořádáním řetězců v závislosti na koncentraci DNA a iontů K+ . Kromě toho také ukazujeme, že kationické porfyriny mohou sloužit jako citlivé sondy konformace kvadruplexů. Závěrem diskutujeme možnou dimerizaci...
|
|
|
Function of Magnesium Ions in the Formation of Biologically-Active Nucleic Acids Structures
Espinoza Herrera, Shirly Josefina ; Štěpánek, Josef (vedoucí práce) ; Mašek, Vlastimil (oponent) ; Setnička, Vladimír (oponent)
ESPINOZA HERRERA S.J. -DOCTORAL THESIS - FUNCTION OF MAGNESIUM IONS IN THE FORMATION OF BIOLOGICALLY-ACTIVE NUCLEIC ACIDS STRUCTURES ____________________________________________________________________ ABSTRAKT Byla studována interakce hořečnatých iontů, jež jsou divalentními ionty s nejvyšší koncentrací v živých buňkách, s klíčovými biomolekulami nukleových kyselin, s cílem zjistit strukturní detaily mechanismu této interakce a účinek hořečnatých iontů na strukturu a strukturní přechody u nukleových kyselin. Jako hlavní metoda byla vybraná Ramanova spektroskopie; kromě toho byla provedena I některá doplňková měření UV absorpce. Základní analýzy sérií spekter získaných v závislosti na teplotě a případně při různých koncentracích hořečnatých iontů byly prováděny pomocí faktorové analýzy. Kde to bylo možné, sloužily výstupy faktorové analýzy při fitování odpovídajících termodynamických vztahů. Ke studiu byly použité různé molekulární modely nukleových kyselin, konkrétně systém komplementárních RNA homopolynukleotidů polyA a polyU, DNA homopolynucleotidů polydA a polydT, a RNA 14-merní oligonukleotid představující vrcholovou vlásenku segmentu TAR genomické RNA viru HIV-1. Potvrdili jsme pomocí Ramanovy spektroskopie, že ionty hořčíku přidané do roztoku polyA-polyU duplexů způsobí jejich částečnou disociaci a...
|
|
| |
host ::
RSS.