|
|
Evolution of protein-RNA and protein-cofactor interactions
Sanchez Rocha, Alma Carolina ; Hlouchová, Klára (vedoucí práce) ; Lepšík, Martin (oponent) ; Berka, Karel (oponent)
Genetický kód je překládán do bílkovin s využitím abecedy 20 proteinogenních aminokyselin. Přes současnou dominanci kanonicke abecedy je pravděpodobné, že primordiální proteiny byly složeny pouze z části tohoto aminokyselinového repertoáru. V této práci jsme prozkoumali soubor peptidů a proteinů s cílem objasnit, jak vyvíjející se repertoár aminokyselin ovlivnil jejich fyzikálně-chemické a biologické vlastnosti a sklon k interakci s evolučně konzervovanými molekulami, jako jsou kofaktory a RNA. V první části jsme prozkoumali soubor nejkonzervovanejších protoribozomálních peptidů s cilem odhalit jejich strukturní a funkční charakteristiky. Pomocí experimentálních a bioinformatických analýz jsme potvrdili převážně nestrukturovanou povahu těchto peptidů a odhalili jejich úlohu při stabilizaci peptidyltransferázového centra a ochraně RNA před degradací. Tyto procesy odráží nejstarší pochody koevoluce RNA a peptidů jež předcházely zrodu posledního univerzálního společného předka (LUCA z angl. Last Universal Common Ancestor). Dále jsme se zaměřili na pre-ribozomálni peptidy s potenciálním prebiotickým významem. Pomocí bioinformatických metod jsme prozkoumali strukturní charakteristiky kompletních knihoven peptidů zahrnujících kanonické a prebioticky přípustné nestandardní aminokyseliny. Predikce...
|
|
|
Prediction of ligand binding sites from protein structure
Krivák, Radoslav ; Hoksza, David (vedoucí práce) ; Berka, Karel (oponent) ; Brezovský, Jan (oponent)
Predikce vazebních míst pro ligandy z proteinové struktury je základním problémem v oblasti strukturní bioinformatiky, který má mnoho aplikací souvisejících s objasňováním funkce proteinů a objevováním léků na základě struktury (tzv. rational drug design). Tato práce se nejprve zaměřila na aplikaci strojového učení na tento a související problémy. Druhým zaměřením byl vývoj prakticky použitelných nástrojů na základě našeho výzkumu. Mezi nástroje založené na strojovém učení vytvořené jako výsledek práce na této dizertaci patří metoda pocket re-scoring PRANK, samostatní metoda predikce vazebních míst pro lig- andy P2Rank (společně s rozšířeným webovým rozhraním PrankWeb) a metoda predikce vazebních míst pro peptidy P2Rank-Pept. Ukázali jsme, že naše metody jsou presnejší než dostupné nástroje a zároveň poskytují další výhody, jako je rychlost predikce a stabilita. Dále jsme vyvinuli AHoJ, flexibilní nástroj pro vyhledávání a zarovnání Apo-Holo proteinových párů v PDB. AHoJ to je ideální pro vytváření Apo-Holo datasetů, které mohou v budoucnu pomoci lépe evalu- ovat metody pro predikcy vazebních míst. 1
|
|
|
Development and analysis of a database of reactions catalyzed by cytochrome P450 enzymes for machine learning applications
Komorníková, Natália ; Pluskal, Tomáš (vedoucí práce) ; Berka, Karel (oponent)
Cytochromy P450 jsou hemoproteiny vykazující mimořádnou rozmanitost reakcí, které katalyzují. Vyvinuli jsme databázi obsahující všechny potřebné údaje, abychom poskytli komplexní zdroj dat o reakcích katalyzovaných en- zymy cytochromu P450. Tato data zahrnují především informace o substrá- tech, produktech charakterizovaných reakcí a sekvenci těchto enzymů. Data- báze byla vytvořena shromážděním údajů ze spolehlivých databází proteinů a reakcí, jako jsou UniProt a RHEA. Práce představuje hloubkovou ana- lýzu vytvořené databáze reakcí katalyzovaných enzymy cytochromu P450. Tato databáze může být v budoucnu využita pro přístupy strojového učení k předpovídání funkce necharakterizovaných cytochromů P450.
|
|
|
Computational Studies of Interactions of Small Molecules with their Biological Targets
Nekardová, Michaela ; Hobza, Pavel (vedoucí práce) ; Berka, Karel (oponent) ; Kabeláč, Martin (oponent)
Práce je zaměřena na výpočetní analýzu farmaceuticky zajímavých látek v interakci s jejich biologickými cíli. Velké množství léčiv jsou malé molekuly, které se do aktivního místa enzymu vážou na principu "zámku (enzym) a klíče (léčivo)" prostřednictvím nekovalentních interakcí a způsobují tak vzestup nebo pokles aktivity enzymu. Hlavní téma práce se věnuje objasnění strukturních základů interakcí purinových analogů s enzymem cyklin-dependentní kinázou 2, který patří do protein-kinázové rodiny. Tyto enzymy hraji důležitou roli v regulaci buněčného cyklu, zvýšení jejich aktivity zásadním způsobem přispívá ke ztrátě kontroly nad buněčnou proliferací, což je jedna z příčin tvorby rakovinových buněk. Studie popisuje vazebné motivy roskovitinu, látky s inhibičním účinkem na funkci cyklin-dependentních kináz, a jeho analogů s biosterickými centrálními heterocykly v interakci s cyklin-dependentní kinázou 2. Vazebná afinita mezi enzymem a inhibitory je kvantifikována jako vypočtené vazebné skóre a vyhodnocena ve vztahu ke konformaci optimalizovaných struktur. Pro výpočty byl použit hybridní model kombinující kvantově mechanickou - QM (DFT-D) a semiempirickou kvantově mechanickou - SQM (PM6-D3H4X) metodu. Solvatační efekt byl popsán implicitním solvatačním modelem COSMO na SQM úrovni pro celý systém. Druhé...
|
|
| |
|
|
Interaction preferences in protein - DNA complexes
Jakubec, Dávid ; Vondrášek, Jiří (vedoucí práce) ; Berka, Karel (oponent)
Interakční preference v komplexes protein - DNA Dávid Jakubec Abstrakt Interakce proteinů s DNA jsou základem mnoha esenciálních biologických pochodů. Navzdory dosavadním snahám se zatím nepodařilo kompletně objasnit pravidla řídící rozpoznávání specifických úseků nukleových kyselin proteiny. V této práci se pokouším prozkoumat proces rozpoznávání DNA rozdělením složité sítě kontaktů na rozhraní protein - DNA do příspěvků jednotlivých párů aminokyselina - nukleotid. Tyto páry byly získány z exis- tujících struktur protein - DNA komplexů ve vysokém rozlišení a zpracovány bioinformatickými metodami a nástroji výpočetné chemie. Nově jsem zavedl kritéria specificity sprahující pozorované geometrické preference s relativní energetickou bilancí párů. Aplikací těchto kritérií jsem rozšířil knihovnu párů aminokyselina - nukleotid které se mohou podílet na přímém rozpoznávání sekvence. S cílem prozkoumat fyzikální základy pozorované specificity jsem vypočítal mapy elektrostatických potenciálů pro jednotlivé nukleotidy a vy- brané komplexy. 1
|
|
| |
|
|
Computational Studies of Interactions of Small Molecules with their Biological Targets
Nekardová, Michaela ; Hobza, Pavel (vedoucí práce) ; Berka, Karel (oponent) ; Kabeláč, Martin (oponent)
Práce je zaměřena na výpočetní analýzu farmaceuticky zajímavých látek v interakci s jejich biologickými cíli. Velké množství léčiv jsou malé molekuly, které se do aktivního místa enzymu vážou na principu "zámku (enzym) a klíče (léčivo)" prostřednictvím nekovalentních interakcí a způsobují tak vzestup nebo pokles aktivity enzymu. Hlavní téma práce se věnuje objasnění strukturních základů interakcí purinových analogů s enzymem cyklin-dependentní kinázou 2, který patří do protein-kinázové rodiny. Tyto enzymy hraji důležitou roli v regulaci buněčného cyklu, zvýšení jejich aktivity zásadním způsobem přispívá ke ztrátě kontroly nad buněčnou proliferací, což je jedna z příčin tvorby rakovinových buněk. Studie popisuje vazebné motivy roskovitinu, látky s inhibičním účinkem na funkci cyklin-dependentních kináz, a jeho analogů s biosterickými centrálními heterocykly v interakci s cyklin-dependentní kinázou 2. Vazebná afinita mezi enzymem a inhibitory je kvantifikována jako vypočtené vazebné skóre a vyhodnocena ve vztahu ke konformaci optimalizovaných struktur. Pro výpočty byl použit hybridní model kombinující kvantově mechanickou - QM (DFT-D) a semiempirickou kvantově mechanickou - SQM (PM6-D3H4X) metodu. Solvatační efekt byl popsán implicitním solvatačním modelem COSMO na SQM úrovni pro celý systém. Druhé...
|
|
| |
|
| |
host ::
RSS.