|
|
Noncovalent Interactions in the Gas Phase and Aqueous Solution: Theoretical Study
Zendlová, Lucie ; Hobza, Pavel (vedoucí práce) ; Burda, Jaroslav (oponent) ; Vondrášek, Jiří (oponent) ; Jurečka, Petr (oponent)
5 Zál,ěr \/ části ia) prezentované práce jsme porovnali stabilitu a molekulovou interakci mezi adeninem...tyminem, guaninem...cýosinem a jejímimetylovanými 11alogy s malým počtem molekul vody a organických rožpouŠtědel.(CH3óH, DMSO a CHCI3). Pozorovali jsme odlišnéinterakce mezibázemi a studovanými solventy. Zatimco voda a CH3OH stabilizují S struktury párit bazi vetšímpočtem vodíkových vazeb než je moŽno v HB strukturacň, čHct:molekula nemá tuto v|astnost a jsou preferovány HB struktury s molekulami rozpouštědla nad a pod rovinou bází. DMSo molekula je jedinečná svou velikostí ve srovnání s ostatními rozpouštědly a mezi páry bazí s DMSo rozpouštědlem jsou nejvíce zastoupené jsou T struktury. . V části ib) prezentované práce jsme dospěli k několika závěrum za|oženýmna MD, SCC-DFTB-D a CoSMo výpočtech: i) nahrazení nukleové báze modifikovanou nukleobází X vede převážně ke strukturálním změnám centrálního páru (patrové uspořádání centrálního modifikovaného páru). Pouze s nejmenšími modifikovanými nukleobázemi P' centrá,lni pár bazí (A-P' P-T a P-P) zustane planární. V případě B-T' A-B nebo D- D ve specifické orientaci je jedna z modifikovaných bazi X výIačenaven z DNA duplexu. ii) Se stoupajícíaromaticitou modifikovaných nukleobazí X roste stabilita patrového uspořádání iii) Nejvyššíselektivita mezi všemi...
|
|
|
Structural characterization of interaction between transcription factors and DNA
Filandrová, Růžena ; Novák, Petr (vedoucí práce) ; Vondrášek, Jiří (oponent) ; Wimmerová, Michaela (oponent)
Strukturní charakterizace interakce transkripčních faktorů s DNA Mgr. Růžena Filandrová Abstrakt Transkripční faktory jsou proteiny, které regulují expresi genů skrze svou interakci s DNA a dalšími faktory. Tím buňce umožňují reagovat na různé vnitřní i vnější podněty a hrají proto důležitou roli v mnoha buněčných dějích jako je například regulace buněčného cyklu, diferenciace buněk během vývoje organismu nebo imunitní reakce. K pochopení těchto dějů je nezbytná nejen znalost 3D struktury samotných transkripčních faktorů, ale i mechanismů jejich vazby na DNA. Nicméně, některé typické vlastnosti transkripčních faktorů, jako je například přítomnost nestrukturovaných oblastí, způsobují, že je velmi obtížné určovat jejich 3D strukturu klasickými metodami s vysokým rozlišením. Z těchto důvodů mohou být pro popis struktury komplexů transkripčních faktorů s DNA s výhodou využity metody s nižším rozlišením, jako je například strukturní hmotnostní spektrometrie, která byla použita v této práci. V první části této práce byl nejprve optimalizován soubor metod strukturní hmotnostní spektrometrie se zaměřením hlavně na optimalizaci podmínek vodík/deuteriové výměny (HDX-MS) pro jejich využití k analýze komplexů transkripčních faktorů s DNA. Následně pak byly pomocí těchto metod charakterizovány dva komplexy...
|
|
|
Interakce proteinů s inhibitory: kvantověchemická studie
Dobeš, Petr ; Hobza, Pavel (vedoucí práce) ; Vondrášek, Jiří (oponent) ; Jurečka, Petr (oponent)
Předložená disertační práce se zabývá teoretickým studiem interakcí mezi proteinkinázami a jejich inhibitory. Studované proteinkinázy, cyklin-dependentní kináza 2 (CDK2) a kináza CK2 (angl. casein kinase 2) hrají důležitou roli v regulaci buněčných procesů u eukaryotických organismů. Jejich nesprávná funkce v buňce může u člověka vést k závažným onemocněním. Tento proces je možné zvrátit vyřazením aberantních proteinkináz pomocí specifických nízkomolekulárních inhibitorů. Inhibitory proteinkináz se typicky vážou do aktivního místa enzymu pomocí nekovalentních interakcí. Teoretický popis těchto interakcí pomocí kvantověchemických a molekulárně mechanických metod může pomoci při pochopení biofyzikálních principů řídících vazbu. Ty pak mohou být následně využity při racionálním návrhu účinnějších či specifičtějších inhibitorů. Stabilizační energie komplexu CDK2 s inhibitorem roskovitinem je převáženě tvořena disperzní energií. Metoda DFT, která nezahrnuje disperzní energii, je tak pro popis uvedeného komplexu zcela nevhodná. V případě zahrnutí disperze pomocí empirického členu dojde ke správnému popisu této interakce a metodu SCC-DFTB-D lze naopak doporučit pro uvedený komplex. Dominantní část celkové interakce je tvořena omezeným počtem aminokyselin, které přispívají k vazbě roskovitinu s CDK2 a jejich mutace...
|
|
|
Molecular mechanisms of polymodal regulation of TRPA1 receptor
Sinica, Viktor ; Vlachová, Viktorie (vedoucí práce) ; Vondrášek, Jiří (oponent) ; Holendová, Blanka (oponent)
TRPA1 kanál je univerzální buněčný nociceptivní senzor, který je aktivován celou řadou vnějších podnětů potenciálně škodlivých modalit a různých endogenních mediátorů produkovanými v důsledku patofyziologických procesů. Polymodalita TRPA1 kanálu umožňuje zesílit či zeslabit účinek aktivačního podnětu přítomností dalšího stimulu. Tento modulační efekt je zásadní pro aktivizaci ochranných buněčných a behaviorálních mechanismů, může však také vést k nežádoucím účinkům v případě chronických patofyziologických stavů způsobených nadměrnou aktivací TRPA1 kanálu. Aby bylo možné účinně a selektivně zacílit mechanismy synergických účinků TRPA1 aktivátorů a zároveň zachovat fyziologickou úlohu iontového kanálu, je nezbytné poznat mechanismy polymodální regulace TRPA1 na molekulární úrovni. Předložená disertační práce se zabývá třemi důležitými mechanismy regulace TRPA1 kanálu: 1) regulací buněčnými signálními kaskádami a fosforylací, 2) interakcí s membránovými fosfolipidy a 3) regulací aktivity změnami okolní teploty. Výsledky uvedené v disertační práci ukazují, že účinek mediátoru zánětu bradykininu je snížen stimulací nízkofrekvenčním vysoko-indukčním elektromagnetickým polem užívaným při magnetoterapii. Identifikovali jsme serin 602, jehož fosforylace může potenciálně inhibovat aktivitu TRPA1 kanálu. Dále...
|
|
|
Interactions of Proteins with Nucleic Acids: from Structure to Specificity
Jakubec, Dávid ; Vondrášek, Jiří (vedoucí práce) ; Šponer, Jiří (oponent) ; Zagrovic, Bojan (oponent)
Sekvenčně-specifické interakce mezi proteiny a nukleovými kyselinami mají zásadní roli v biologii buňky. I když několik molekulárních mechanismů podílejících se na vazebné speci- ficitě bylo empiricky vypozorováno, žádný obecný rozpoznávací kód pro protein-DNA interakce nebyl zatím popsán. V této disertační práci prozkoumávám vybrané charakter- istiky protein-DNA interakcí pomocí výpočetních metod. Nejdřív jsou studovány párové interakce mezi základními stavebními prvky biomolekul-aminokyselinami a nukleotidy. Je ukázáno, že některé statisticky nabohacené, biologicky relevantní interakční motivy odpovídají energeticky nejvýhodnějším geometrickým uspořádáním daných vazebných partnerů. Dále je demonstrován vztah mezi fyzikálně-chemickými vlastnostmi aminoky- selin nacházejících se na rozhraní proteinu s DNA a lokálními topologickými charak- teristikami DNA dvoušroubovice. V další části je prozkoumána využitelnost postupů založených na molekulové dynamice při popisu vazebných rovnováh v systémech protein- DNA. Jsou pozorovány rozdíly nejen mezi popisem získaným na základě počítačových simulací a experimentálními výsledky, ale i mezi výsledky získanými s využitím dvou různých molekulárně mechanických silových polí. V závěru jsou prozkoumány obecnější evoluční charakteristiky struktury proteinů a je...
|
|
|
The role of DNA minor groove deformation in specific recognition of DNA by proteins
Faltejsková, Kateřina ; Vondrášek, Jiří (vedoucí práce) ; Lepšík, Martin (oponent)
Specifické rozpoznání DNA je základem správného fungování buňky. Ačko- liv je tento proces usilovně studován, jeho obecný mechanismus zatím nebyl objeven. Jedním z důvodů je i variabilita dosud pozorovaných mechanismů. V této práci se věnuji konkrétnímu typu specifického rozpoznání DNA - nepřímému čtení v malém žlábku DNA. Na základě statistické analýzy 3D struktur protein-DNA komplexů získáných z PDB navrhuji dosud nepopsaný mechanismus čtení rozšířeného malého žlábku pomocí hydrofobních aminoky- selin. V získaných datech je dále zkoumán vliv DNA sekvence na topografii DNA, preferované sekundární struktury kontaktujícího proteinu, interakce mezi proteinem a DNA a relativní obsah informace o deformacích DNA v jednotlivých vlastnostech rozhraní proteinu a DNA. 1
|
|
|
The influence of non-domain regions' composition on the activity of multi-domain protein kinases
Hamalčík, Jan ; Vondrášek, Jiří (vedoucí práce) ; Novotný, Marian (oponent)
Kinásy jsou jedny z nejvíce studovaných proteinů, neboť hrají důleži- tou roli v mnohých buněčných procesech. Aktuální výzkum prokazuje, že jejich aktivita není závislá pouze na komposici domén, nýbrž taktéž na ne- doménových regionech. Tato bakalářská práce si dala za cíl obecně porozumět vlivu složení linkerů na funkci vícedoménových protein kinás. Dvoudoménové lidské protein kinásy s jedinou kinásovou doménou byly zklastrovány dle zprůměrovaných fysikálně chemických vlastností mezidoménových oblastí, načež se zkoumala unikátnost Gene Ontology a Enzyme Commission pojmů v rámci nalezených klastrů složených z proteinů různých architektur. Ovšem vzhledem k víceru nedostatkům, žádný takový vliv nebyl pozorován. 1
|
|
|
Studium konformačního chování krátkých peptidových fragmentů metodami kvantové chemie
Kalvoda, Tadeáš ; Rulíšek, Lubomír (vedoucí práce) ; Vondrášek, Jiří (oponent)
Do jaké míry konformační preference ukrytá v základních stavebních blocích proteinů určuje jejich trojrozměrnou strukturu? Rozsáhlé kvantové-chemické výpočty spojené s moderními solvatačními metodami představují jedinečnou sadu nástrojů k objasnění klíčových faktorů biomolekulární struktury ab initio. Na modelových systémech představujících krátké peptidové fragmenty byl provedeno úplné konformační vzorkování (sampling). Získané výsledky ukazují, jak tyto konformační preference mohou spoluurčovat tvorbu prostorové struktury proteinů. Zároveň poskytují nesmírně cenná data pro nalezení optimálního algoritmu, který účinně dosáhne pokrytí (ideálně všech) nízkoenergetických konformerů delších a delších peptidových fragmentů. Klíčová slova: Konformační prostor, struktura proteinů, peptidy, solvatační metody, Ramachandranův diagram, DFT-D3 metody
|
|
|
Studium proteas virů Zika a Dengue
Novotný, Pavel ; Konvalinka, Jan (vedoucí práce) ; Vondrášek, Jiří (oponent)
Zika a Dengue jsou flaviviry šířící se v lidských populacích obývající tropické oblasti skrze komáří mezihostitele. Flaviviry způsobují horečky, které se mohou v případě Dengue rozvinout až do život ohrožující hemorrhagické formy. Existuje možná souvislost mezi těhotnými ženami nakaženými virem Zika a zvýšeným rizikem vzniku mikrocefalie u novorozenců. Flavivirové horečky se v dnešní době léčí hlavně symptomaticky, nicméně je zde snaha o vývoj látek blokující životní cyklus virů a jejich šíření v organismu. Vhodným cílem takových látek jsou specifické virové enzymy, například flavivirová proteasa. Tato serinová proteasa chymotrypsinového typu je tvořena heterodimerem flavivirových nestrukturních proteinů NS2B a NS3. Doména NS3 obsahuje také helikasu, tu je však možné pro studii samotné proteasy rekombinantně odstranit. Protein NS2B je transmembránový, s doménou NS3 však interaguje pouze hydrofilní, 40 aminokyselinový peptid. Ten funguje jako chaperon a podílí se na vazbě substrátu v aktivním místě. V této práci bylo studováno šest variant rekombinantních proteinů obsahující aktivační peptid NS2B a proteasovou doménu NS3. Tyto proteiny byly exprimovány a purifikovány. Čtyři varianty byly charakterizovány v enzymologických studiích, včetně testování možných inhibitorů. Toto testování odhalilo...
|
|
|
The study of the association behavior of the amphiphilic copolymers in solutions containing low molar compounds by means of computer simulations.
Šindelka, Karel ; Limpouchová, Zuzana (vedoucí práce) ; Slavíček, Petr (oponent) ; Vondrášek, Jiří (oponent)
Název: Studium asociačního chování amfifilních kopolymerů v roztocích obsa- hujících nízkomolekulární látky pomocí počítačových simulací Autor: Karel Šindelka Department: Přírodovědecká fakulta, Univerzita Karlova Supervisor: Doc. Ing. Zuzana Limpouchová, Csc. Abstrakt Dizertační práce se zabývá studiem elektrostatické asociace v polymerních roz- tocích obsahujících blokové polyelektrolytové (PE) kopolymery spolu se surfak- tanty, neutrálními homopolymery nebo jinými opačně nabitými polyelektrolyty. Bylo ukázáno, že tvorba asociátů závisí nejen na kooperativních elektrostatických interakcích mezi opačně nabitými PE řetězci, ale i na charakteru amfifilních in- terakcí polyelektrolytů a na kompatibilitě kopolymerních bloků. Polyelektrolyty s nekompatibilními bloky tvoří jasně definované struktury s hydrofobním jádrem a rozpustnou slupkou, zatímco v případě polyelektrolytů s kompatibilními bloky vznikají velké nejasně definované " crew-cut" agregáty. V nestechiometrických směsích PE kopolymerů s nekompatibilními bloky jsou agregované nanočástice menší než ve stechiometrických směsích a tyto nanočástice jsou navíc nabité. Nestabilita větších agregátů závisí na způsobu zavedení pře- bytku náboje: největší...
|
host ::
RSS.