|
|
Computational Design of Stable Proteins
Musil, Miloš ; Lexa, Matej (referee) ; Vinař, Tomáš (referee) ; Zendulka, Jaroslav (advisor)
Stabilní proteiny nacházejí široké uplatnění v řadě medicínských a biotechnologických aplikacích. Přírodní proteiny se vyvinuly tak, aby fungovaly převážně v mírných podmínkách uvnitř buněk. V důsledku toho vzniká zájem o stabilizaci proteinů za účelem jejich širšího uplatnění také v průmyslovém prostředí. Obor proteinového inženýrství se v posledních letech rozvinul do úrovně umožňující modifikovat proteiny pro různá využití, ačkoliv identifikace stabilních mutací je stále zatížená drahou a časově náročnou experimentální prací. Výpočetní metody se proto uplatňují jako atraktivní alternativa, která dovoluje prioritizovat potenciálně stabilizující mutace pro laboratorní práci. Během posledních let bylo vyvinuto velké množství výpočetních strategií: i) výpočty energie pomocí silových polí, ii) evoluční metody, iii) strojové učení a iv) kombinace více přístupů. Spolehlivost a využití nástrojů jsou často limitovány predikcí pouze jednobodových mutací, které mají malý dopad na stabilitu proteinů, zatímco sofistikovanější metody pro predikci multibodových mutací vyžadují větší množství práce na straně uživatele. Hlavním záměrem této práce je poskytnout uživatelům plně automatizované metody, umožňující návrh vysoce stabilních vícebodových mutantů bez potřeby pokročilých znalostí bioinformatických nástrojů a zkoumaného proteinu. V této práci jsou prezentovány následující nástroje a databáze: FireProt je plně automatizovaná metoda pro návrh stabilních vícebodových mutantů z kategorie tzv. hybridních přístupů. Ve svém výpočetním jádře spojuje jak energetické tak i evoluční metody, přičemž evoluční informace jsou užívány především jako filtry pro časově náročné výpočty energií. Kromě detekce potenciálně stabilizujících mutací se FireProt rovněž snaží spojit tyto mutace do jednoho vícebodového mutanta s minimalizací rizika vzniku antagonistických efektů. FireProt-ASR je plně automatizovaná platforma pro rekonstrukci ancestrálních sekvencí, která dovoluje uživatelům využít tuto strategii bez nutnosti velkého objemu manuální práce a hluboké znalosti zkoumaného proteinu. FireProt-ASR řeší všechny kroky ancestrální rekonstrukce, včetně sběru biologicky relevantních sekvencí, konstrukce zakořeněného fylogenetického stromu a rekonstrukce ancestrálních sekvencí.HotSpotWizard je nástroj pro návrh mutací a mutačních knihoven za účelem zlepšení stability a aktivity zkoumaných proteinů. Nástroj dovoluje provést i širší analýzu za využití čtyř různých strategií běžně používaných v oboru proteinového inženýrství: i) identifikace evolučně variabilních pozic v blízkosti katalytických kapes a tunelů, ii) identifikace pohyblivých regionů, iii) výpočet sekvenčního konsensu a iv) identifikace korelovaných pozic.FireProt-DB je databáze dostupných experimentálních dat popisujících stabilitu proteinů. Hlavním účelem této databáze je standardizovat data v oblasti proteinové stability, poskytnout uživatelům platformu k jejich snadnému ukládání a umožnit intuitivní vyhledávání, které by mohly být využité k trénování nových nástrojů s využitím technik strojového učení.
|
|
|
Interactive Database for the Storage and Maintenance of the Biological Data
Dúbrava, Juraj Ondrej ; Martínek, Tomáš (referee) ; Musil, Miloš (advisor)
Cieľom tejto práce je vytvorenie novej databázy dát pre proteínovú stabilitu, ktorá bude udržiavať a poskytovať experimentálne dáta. Výsledkom práce je databáza FireProtDB, ktorá poskytuje manuálne overené experimentálne dáta z dostupných zdrojov a implementuje grafické užívateľské rozhranie, ktoré poskytuje dôležité informácie o dátach spoločne s možnosťou vyhľadávania umožňujúcim vytvárať dotazy na mieru a cieliacim na užívateľov, ktorí hľadajú dáta pre vytváranie dátových sád pre nástroje využívajúce strojové učenie.
|
|
|
Large-Scale Analysis of the Ligand Transport and Docking inside of the Protein Tunels
Ježík, Andrej ; Martínek, Tomáš (referee) ; Musil, Miloš (advisor)
This thesis discusses large-scale analysis of the ligand transport and docking inside of the protein tunnels. Protein-ligand interactions are involved in processes such as cell signalling, transport, metabolism, regulation, gene expression, and enzyme activity. To understand the interaction between these molecules is vitally important for the research for new pharmaceuticals. The procedure of protein-ligand docking involves the following steps: (i) finding the structures of proteins (receptors) and ligands, (ii) identifying ligand binding sites, (iii) considering receptor/ligand flexibility, and (iv) computing interaction energy between the receptor and the ligand. Additional functionality will be implemented to allow CaverWeb to test a complete set of pre-processed drug ligands on a protein, in an effort to enhance the efficiency of the procedure for large sets of ligands, which will allow a much smoother workflow.
|
|
|
Development of Web-Based Computational Tool for Analysis of Microcalorimetry Data
Nedeljković, Sava ; Musil, Miloš (referee) ; Sumbalová, Lenka (advisor)
Proteins are organic molecules made up of amino acids which are present in all living organisms. They are the main building blocks of life. Study of protein stability has great application in pharmaceutical, biochemical and medical industries, which makes it in high demand. Stability of a protein and many other properties can be determined by observing its unfolding mechanisms. Differential Scanning Calorimetry (DSC) has proven to be a very precise method for this task. The main goal of this thesis is to improve functions of software CalFitter, which analyses data obtained from DSC experiments. The new functionality of the software enables it to automatically calculate initial parameters, which are needed for successful analyses.
|
|
|
Machine Learning as a Tool for the Prediction of the Effect of Mutations on Protein Stability
Dúbrava, Juraj Ondrej ; Martínek, Tomáš (referee) ; Musil, Miloš (advisor)
The main focus of this thesis is the prediction of the effect of amino acid substitutions on protein stability. My goal was to develop a predictive tool for the classification of the effect of mutations by combining several machine learning techniques. The implemented predictor, which utilizes SVM and Random forest methods, has achieved higher accuracy than any of the integrated methods. The novel predictive tool was compared with the existing ones using independent testing dataset. The predictor has yield 67 % accuracy and MCC 0,3.
|
|
| |
|
| |
|
|
Interactive Application Using UnrealScript
Musil, Miloš ; Pečiva, Jan (referee) ; Navrátil, Jan (advisor)
This work is focused on the creating of projects in Unreal Developement Kit, mainly on their programming in language UnrealScript. There are shortly discused tools, integrated into UDK for creating scenes and operating their inner logic, same as some more significant classes of UnrealScript for work with game camera, HUD, elaborating user inputs and others. In the end, there is joined comparasion between UnrealScript and some other languages, usable for creation of user interfaces and evaluation of user tests, executed on final project in UDK.
|
|
|
Predictor of the Effect of Amino Acid Substitutions on Protein Function
Musil, Miloš ; Martínek, Tomáš (referee) ; Bendl, Jaroslav (advisor)
This thesis discusses the issue of predicting of the effect of amino acid substitutions on protein funkcion, based on phylogenetic analysis method, inspired by tool MAPP. Significant number of genetic diseases is caused by nonsynonymous SNPs manifested as single point mutations on the protein level. The ability to identify deleterious substitutions could be useful for protein engineering to test whether the proposed mutations do not damage protein function same as for targeting disease causing harmful mutations. However the experimental validation is costly and the need of predictive computation methods has risen. This thesis describes desing and implementation of a new in silico predictor based on the principles of evolutionary analysis and dissimilarity between original and substituting amino acid physico-chemical properties. Developed algorithm was tested on four datasets with 74,192 mutations from 16,256 sequences in total. The predictor yields up to 72 % accuracy and in the comparison with the most existing tools, it is substantially less time consuming. In order to achieve the highest possible efficiency, the optimization process was focused on selection of the most suitable (a) third-party software for calculation of a multiple sequence alignment, (b) overall decision threshold and (c) a set of physico-chemical properties.
|
|
|
The Development of Tourism in the Velkobřezensko microregion focused on Velké Březno
Hrebíková, Kateřina ; Syrovátka, Oldřich (advisor) ; Musil, Miloš (referee)
This thesis deals with tourism development and sustainability. Together with theoretical examination, a case study of the Velke Brezno castle will be presented, including communication activities and new opportunities for future use of the castle. The aim of this study is to find gaps in the so-far-applied communication activities and the use of the castle and to suggest solutions which would correspond with the local government's vision for community development and the demand of visitors. Furthermore, the solution should support tourism development in the region of Velke Brezno.
|
guest ::
RSS feed.