|
|
Vývoj webového nástroje pro analýzu kalorimetrických dat
Nedeljković, Sava ; Musil, Miloš (oponent) ; Sumbalová, Lenka (vedoucí práce)
Proteiny jsou organické molekuly složené z aminokyselin, které jsou přítomny ve všech živých organizmech. Jsou to hlavní stavební prvky života. Zkoumání stability proteinů má velké uplatnění ve farmaceutickém, biochemickém a zdravotnickém průmyslu, proto je o něj velký zájem. Stabilitu proteinu a mnoho dalších vlastností lze stanovit pozorováním jeho mechanismu rozkládání. Diferenciální skenovací kalorimetrie (DSC) se ukázala jako velmi přesná metoda pro tento úkol. Cílem této práce je zlepšit funkce softwaru CalFitter, který analyzuje data získaná z experimentů DSC. Nové funkce softwaru umožňují automaticky vypočítat počáteční parametry, které jsou potřebné pro úspěšnou analýzu.
|
|
|
Prediktor vlivu aminokyselinových substitucí na funkci proteinů
Musil, Miloš ; Martínek, Tomáš (oponent) ; Bendl, Jaroslav (vedoucí práce)
Tato práce se zaobírá problematikou predikce škodlivosti aminokyselinových substitucí pomocí metody fylogenetické analýzy, inspirované nástrojem MAPP. Nezanedbatelné množství genetických onemocnění je způsobeno nesynonymními SNPs, projevujícími se jako jednobodové mutace na úrovni proteinů. Schopnost identifikovat tyto škodlivé substituce by mohla být užitečná v oblasti proteinového inženýrství pro testování, zda navržená mutace nepoškodí funkci proteinu a stejně tak k identifikaci choroby způsobujících škodlivých mutací. Experimentální ohodnocení navržených mutací je však nákladné a vyvstala tak potřeba pro predikci vlivu aminokyselinových substitucí počítačovými metodami. Tato práce popisuje návrh a implementaci nového predikčního nástroje, založeného na principech evoluční analýzy a studiu rozdílnosti fyzikálně-chemických vlastností mezi původní a substituovanou aminokyselinou. Vyvinutý algoritmus byl otestován na čtyř datasetech, čítajících celkem 74 192 mutací na 16 256 proteinových sekvencích. Prediktor dosáhl až 72 % přesnosti a ve srovnání s většinou v současné době existujících nástrojů je jeho výpočet výrazně méně náročný na počítačový čas. Ve snaze dosáhnout maximální možnou efektivitu nástroje byl optimalizační proces zaměřen na výběr nejvhodnějších (a) nástrojů třetích stran, (b) rozhodovacího prahu a (c) sady fyzikálně-chemických vlastností.
|
|
|
Computational Workflow for the Prediction and Design of Stable Proteins
Kadleček, Josef ; Martínek, Tomáš (oponent) ; Musil, Miloš (vedoucí práce)
This thesis focuses on enriching computational tools for the prediction of protein mutations for the purpose of enriching their stability. Stable mutants of proteins are necessary for the development of the new drugs. Unfortunately, experimental validation of the stabilization effect of given mutations is costly and time demanding. Therefore, the FireProt tool was developed. FireProt utilizes a combination of both evolutionary and energy-based approaches for identifying potentially stabilizing mutations. This thesis enriches the FireProt tool with the possibility of entering custom mutations for the analysis. It also integrates other prediction software, FireProt ASR, and provides user with an option to select multiple mutational strategies for the detection of stabilizing mutations. Furthermore, it enriches the FireProt tool with another information about proteins residues (for instance relative B-factor) and makes it possible to utilize homology modeling to model the protein's structure based on its sequence. Lastly, it introduces a novel approach for the design of multiple-point mutants.
|
|
|
Bioinformatický nástroj pro predikci rozpustnosti proteinů
Čermák, Jiří ; Hon, Jiří (oponent) ; Martínek, Tomáš (vedoucí práce)
Abychom dosáhli levnější a efektivnější výroby proteinů, musíme být schopni predikovat, zda budou proteiny rozpustné. V této práci se zabýváme vytvořením bioinformatických datových sad na základě databází Target Track a eSol, testováním příznaků používaných v existujících nástrojích zabývajících se rozpustností proteinů a tvorbou nového prediktoru. Přestože se nám nedaří vytvořit efektivní nástroj na predikci rozpustnosti proteinů, zjišťujeme, že ve většině případů staré příznaky na nové datové sadě nekorelují s rozpustností proteinů tak silně, jako tomu je u starších a menších datových sad.
|
|
|
Identifikace proteinových tunelů s využitím molekulárních dynamik
Kohout, Petr ; Martínek, Tomáš (oponent) ; Musil, Miloš (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá analýzou proteinových struktur. Cílem je navrhnout Caver Web 2.0 -- novou verzi webové aplikace, která začlení další vědecké nástroje a uživatelům umožní projít komplikovaný pracovní protokol za poskytnutí relevantních výsledků bez nutnosti hlubší znalosti integrovaných nástrojů. Vše bude zprostředkováno prostřednictvím jednoduchého a interaktivního uživatelského rozhraní. Aplikace rozšiřuje původní aplikaci Caver Web 1.0 o nové vlastnosti. Caver Web 1.0 je webový server vhodný pro identifikaci proteinových tunelů a kanálů, pro které umožňuje spustit analýzy transportu ligandů. Program se vyznačuje intuitivním a uživatelsky přívětivým rozhraním s minimem požadovaných vstupů od uživatele. Server je vhodný i pro výzkumníky bez pokročilých bioinformatických nebo technických znalostí. Jeho současná verze je ve vědecké komunitě dobře zavedená a velmi využívaná (35 000 dokončených výpočtů během dvou let provozu). Nejvýznamnějším omezením současné verze je možnost analyzovat pouze statickou strukturu, což často poskytuje neúplný biologický obraz. Proto bylo rozhodnuto o rozšíření nástroje o výpočet molekulárních dynamik, které poskytnou ucelený obraz na proměny proteinových struktur.
|
|
|
Fully Automated Method for the Design of Ancestral Proteins
Štěpánek, Martin ; Martínek, Tomáš (oponent) ; Musil, Miloš (vedoucí práce)
Protein stability is a crucial feature for the industrial applications of proteins. This thesis focuses on the enhancements of FireProtASR, an automated tool for the design of stable proteins via ancestral sequence reconstruction. A novel technique of the successor prediction was developed and implemented into FireProtASR. Successors represent the evolutionary future of protein sequences and are supposed to have higher activity than current day proteins. They are also expected to have higher ability to target specific molecules. Furthermore, a new web user interface of FireProtASR was developed. It provides a fast and intuitive way to control the tool.
|
|
|
Využití variačních autoenkodérů pro ancestrální rekonstrukci sekvencí
Kohout, Pavel ; Martínek, Tomáš (oponent) ; Musil, Miloš (vedoucí práce)
Proteinové inženýrství je interdisciplinární vědní obor zabývající se návrhem vylepšených proteinů. Úspěšnou metodou využívanou pro návrh stabilnějších a aktivnějších proteinů je ancestrální rekonstrukce sekvencí. Tato metoda zkoumá evoluční vztahy mezi existujícími proteiny a za pomoci fylogenetických stromů vytváří jejich evoluční předchůdce, které kýžené vylepšené vlastnosti často vykazují. Proto nové a robustnější metody využívající matematické modely společně s obrovským množstvím sekvenčních dat by se mohly stát mocným nástrojem proteinového inženýrství. Tato diplomové práce se zabývá použitím variačních autoenkodérů jako alternativního přístupu k návrhu ancestrálních sekvencí oproti konvenčním metodám využívajícím fylogenetické stromy. V práci byly provedeny experimenty pro optimalizaci architektury a navrženy statistické metody pro evaluaci kvality modelů a generovaných sekvencí. Současně byly provedeny zkoušky robustnosti celé metody a navrhnuty a implementovány strategie pro generaci sekvence předků.
|
|
|
Predikce škodlivosti aminokyselinových mutací s využitím metody MAPP
Pelikán, Ondřej ; Vogel, Ivan (oponent) ; Bendl, Jaroslav (vedoucí práce)
Práce se zabývá problematikou predikce škodlivosti aminokyselinových mutací pomocí metody MAPP. Tato metoda pro svoji činnost potřebuje vícenásobné zarovnání a fylogenetický strom vytvořený pomocí nástrojů třetích stran. Hlavním cílem této práce je vybrat suboptimální parametry a nástroje třetích stran pro metodu MAPP s využitím jednoho silně promutovaného proteinu. Poté je metoda MAPP s vybranými programy a parametry otestována na dvou nezávislých datasetech a její výkon je srovnán s ostatními nástroji určenými pro predikci vlivu mutací. Dalším cílem je vytvořit pro metodu MAPP webové rozhraní, které umožní pracovat s touto metodou bez instalace databáze proteinů, programů třetích stran i samotného nástroje MAPP.
|
|
|
Mining of soluble enzymes from genomic databases
Hon, Jiří ; Brejová, Bronislava (oponent) ; Šafránek, David (oponent) ; Zendulka, Jaroslav (vedoucí práce)
Enzymes are proteins accelerating chemical reactions, which makes them attractive targets for both pharmaceutical and industrial applications. The enzyme function is mediated by several essential amino acids which form the optimal chemical environment to catalyse the reaction. In this work, two integrated bioinformatics tools for mining and rational selection of novel soluble enzymes, EnzymeMiner and SoluProt, are presented. EnzymeMiner uses one or more enzyme sequences as input along with a description of essential residues to search the protein database. The description of essential amino acids is used to increase the probability of similar enzymatic function. EnzymeMiner output is a set of annotated database hits. EnzymeMiner integrates taxonomic, environmental, and protein domain annotations to facilitate selection of promising targets for experiments. The main prioritization criterion is solubility predicted by the second tool being presented, SoluProt. SoluProt is a machine-learning method for the prediction of soluble protein expression in Escherichia coli . The input is a protein sequence and the output is the probability of such protein to be soluble. SoluProt exploits a gradient boosting machine to decide on the output prediction class. The tool was trained on TargetTrack database. When evaluated against a balanced independent test set derived from the NESG database, SoluProt accuracy was 58.5% and its AUC 0.62, slightly exceeding those of a suite of alternative solubility prediction tools. Both EnzymeMiner and SoluProt are frequently used by the protein engineering community to find novel soluble biocatalysts for chemical reactions. These have a great potential to decrease energetic consumption and environmental burden of many industrial chemical processes.
|
|
|
Current approaches in the development of vaccines against infectious viral diseases
Vargová, Soňa ; Malý, Petr (vedoucí práce) ; Osička, Radim (oponent)
Vakcinace zůstává jednou z klíčových biomedicínských intervencí v prevenci virových nákaz. Zatímco rané vakcíny byly vyvíjené atenuací infekčního agens pasážovaním nebo inaktivací, díky pokrokům v oblasti genového inženýrství jsou na vzestupu nové vakcinační platformy. Pandemie nemoci COVID-19 způsobila rychlou adopci a celosvětové nasazení těchto platforem. Vektorové vakcíny vyvolávají expresi antigenu v buňkách a indukují robustní odpověď cytotoxických T lymfocytů, čímž dosahují lepších výsledků, než vakcíny podjednotkové, které stimulují primárně humorální imunitu. mRNA vakcíny nabízejí jednodušší a rychlejší výrobu i škálovatelnost. Na rozdíl od vakcín na bázi DNA, mRNA nevstupuje do buněčného jádra, a tím se snižuje pravděpodobnost narušení genomu buněk. Tato práce si klade za cíl nabídnout přehled současných přístupů ve vývoji protivirových vakcín a diskutovat o různych užívaných platformách. Práce také představí nedávný vývoj profylaktických vakcín proti viru lidské imunodeficience (HIV-1) a viru způsobujícího žloutenku typu C (HCV) a novou strategii založenou na proteinech mimikujících epitopy infekčních agens, a to pomocí "otisků" paratopů široce neutralizujících protilátek. Klíčová slova: vakcína, profylaktická vakcinace, virus, virový antigen, HCV, HIV, mimotop, široce neutralizující...
|
host ::
RSS.