|
|
Molecules in Cell Membranes
Timr, Štěpán ; Jungwirth, Pavel (vedoucí práce) ; Böckman, Rainer (oponent) ; Ettrich, Rüdiger (oponent)
Biologické membrány se aktivně účastní řady procesů v živých buňkách, a detailní popis jejich struktury, dynamiky a funkce je tudíž nezbytný pro porozumění živým organismům na molekulární úrovni. V této práci jsme využili vysoké časové a prostorové rozlišení poskytované počítačovými simulacemi pro výzkum chování několika druhů molekul, které se mohou vázat do membrán buněk. Kombinace klasických simulací molekulové dynamiky a ab initio výpočtů elektronové struktury nám dovolila charakterizovat optické vlastnosti fluorescenčních sond zanořených v membránách, a tím přispět k rozvoji dvoufotonové polarizační mikroskopie jako nástroje strukturní biologie. Simulace molekulové dynamiky nám dále umožnily popsat na atomární úrovni vratnou vazbu rekoverinu k membráně a rovněž poskytly významný vhled do mechanismu vápníkem indukovaného myristoylového přepínače tohoto proteinu, důležitého pro adaptaci zrakových buněk. Kromě toho jsme zkoumali biologickou úlohu oxidace cholesterolu a porovnali dvě metody popisu membránového napětí v simulacích molekulové dynamiky.
|
|
|
Simulation of processes in cellular membranes
Melcr, Josef ; Jungwirth, Pavel (vedoucí práce)
Simulace of procesů v buněčných membránách Abstrakt Mnoho důležitých procesů v buňkách probíhá prostřednictvím iontů. Například fúze synaptických váčků s membránami nervových buněk je kontrolována dvojmocným kationtem Ca2+ , zatímco výměna Na+ a K+ řídí rychlý elek- trický přenos vzruchů neurony. Vyšetřili jsme modelové fosfolipidové membrány a jejich interakce s těmito biologicky relevantními ionty. S použitím molekulárně dynamických simulací jsme přesně určili jejich vzájemé afinity vůči neutrálním a negativně nabitým fosfolipidovým dvojvrstvám. K tomu bylo nutné vyvi- nout nové vylepšené modely fosfolipidů nazvané ECC-lipids, které obsahují polarizaci elektronů pomocí korekce na elektronové kontinuum implemento- vané přeškálováním nábojů. Naše simulace s tímto novým silovým polem poprvé dosahují kvantitativní shody s experimentálně zjištěným konceptem lipidového elektrometru pro POPC a i pro POPS se všemi studovanými ka- tionty. Kromě toho jsme také zkoumali vliv transmembránového napětí na fosfolipidové dvojvrstvy. Elektrické pole indukované napětím se vyskytuje výhradně v hydrofóbní části membrány, kde má téměř konstantní intenzitu. Toto pole ovlivňuje strukturu blízkých molekul...
|
|
|
Lipidy - Tvorba animací pro podporu vzdělávání v přírodních vědách
Josífková, Hana ; Teplá, Milada (vedoucí práce) ; Martínek, Václav (oponent)
Předložená diplomová práce se zabývá tématem lipidy a je zaměřena na jeho zpracování v podobě výukových materiálů (studijního textu a souboru výukových animací) určených pro výuku chemie a biologie na středních školách. Práce je rozdělena na dvě části. V teoretické části jsou definovány stěžejní pojmy sloužící jako teoretická východiska: mezipředmětové vztahy, vizualizace, animace. Dále je provedena analýza RVP G a zastoupení tématu diplomové práce v tomto kurikulárním dokumentu. Závěr teoretické části je věnován stanovení kritérií pro analýzu výukových materiálů a charakteristice animačního programu Adobe Anime CC. V rámci praktické části je dle předem stanovených kritérií provedena analýza volně dostupných výukových materiálů, konkrétně animací dostupných na internetu. Dále jsou představeny výukové materiály, tj. soubor výukových animací vytvořený v programu Adobe Animate CC a studijní text, který slouží jako doprovodný materiál k výukovému programu. K materiálům je rovněž sepsána metodická příručka pro uživatele. Vytvořené materiály se soustředí na téma lipidy a s nimi spojené biologické membrány, kladou důraz na mezipředmětové vztahy chemie a biologie a propojují poznatky z obou těchto předmětů.
|
|
|
Simulation of processes in cellular membranes
Melcr, Josef ; Jungwirth, Pavel (vedoucí práce)
Simulace of procesů v buněčných membránách Abstrakt Mnoho důležitých procesů v buňkách probíhá prostřednictvím iontů. Například fúze synaptických váčků s membránami nervových buněk je kontrolována dvojmocným kationtem Ca2+ , zatímco výměna Na+ a K+ řídí rychlý elek- trický přenos vzruchů neurony. Vyšetřili jsme modelové fosfolipidové membrány a jejich interakce s těmito biologicky relevantními ionty. S použitím molekulárně dynamických simulací jsme přesně určili jejich vzájemé afinity vůči neutrálním a negativně nabitým fosfolipidovým dvojvrstvám. K tomu bylo nutné vyvi- nout nové vylepšené modely fosfolipidů nazvané ECC-lipids, které obsahují polarizaci elektronů pomocí korekce na elektronové kontinuum implemento- vané přeškálováním nábojů. Naše simulace s tímto novým silovým polem poprvé dosahují kvantitativní shody s experimentálně zjištěným konceptem lipidového elektrometru pro POPC a i pro POPS se všemi studovanými ka- tionty. Kromě toho jsme také zkoumali vliv transmembránového napětí na fosfolipidové dvojvrstvy. Elektrické pole indukované napětím se vyskytuje výhradně v hydrofóbní části membrány, kde má téměř konstantní intenzitu. Toto pole ovlivňuje strukturu blízkých molekul...
|
|
|
Simulation of processes in cellular membranes
Melcr, Josef ; Jungwirth, Pavel (vedoucí práce) ; Otyepka, Michal (oponent) ; Tarek, Mounir (oponent)
Simulace of procesů v buněčných membránách Abstrakt Mnoho důležitých procesů v buňkách probíhá prostřednictvím iontů. Například fúze synaptických váčků s membránami nervových buněk je kontrolována dvojmocným kationtem Ca2+ , zatímco výměna Na+ a K+ řídí rychlý elek- trický přenos vzruchů neurony. Vyšetřili jsme modelové fosfolipidové membrány a jejich interakce s těmito biologicky relevantními ionty. S použitím molekulárně dynamických simulací jsme přesně určili jejich vzájemé afinity vůči neutrálním a negativně nabitým fosfolipidovým dvojvrstvám. K tomu bylo nutné vyvi- nout nové vylepšené modely fosfolipidů nazvané ECC-lipids, které obsahují polarizaci elektronů pomocí korekce na elektronové kontinuum implemento- vané přeškálováním nábojů. Naše simulace s tímto novým silovým polem poprvé dosahují kvantitativní shody s experimentálně zjištěným konceptem lipidového elektrometru pro POPC a i pro POPS se všemi studovanými ka- tionty. Kromě toho jsme také zkoumali vliv transmembránového napětí na fosfolipidové dvojvrstvy. Elektrické pole indukované napětím se vyskytuje výhradně v hydrofóbní části membrány, kde má téměř konstantní intenzitu. Toto pole ovlivňuje strukturu blízkých molekul...
|
|
|
Biologické membrány a metody jejich charakterizace - aktuální stav.
Skotnicová, Marie ; Konopásek, Ivo (vedoucí práce) ; Plocek, Vítězslav (oponent)
Buněčná membrána prokaryotních organismů je bezprostředně vystavena změnám prostředí. Aby organismus přežil, musí na tyto změny dostatečně reagovat a přizpůsobit se. Na úrovni lipidové dvojvrstvy to znamená změny membránové fluidity za pomoci alterace lipidové kompozice. I malá změna acylových řetězců nebo polárních hlaviček fosfolipidů může změnit uspořádání lipidové dvojvrstvy. Ke sledování změn membránové fluidity a kompozice lipidů těchto změn se používá široká škála biofyzikálních technik. Cílem této práce je shrnout adaptační mechanismy spuštěné během chladového, teplotního a osmotického šoku a dále principy běžně používaných metod sledování membrán. Sledované organismy zde za Gram- negativní bakterie reprezentuje Escherichia coli a Gram-pozitivní bakterie Bacillus subtilis. Klíčová slova biologické membrány, membránová fluidita, adaptace prokaryotických organismů na změny prostředí, metody charakterizace biologických membrán, membránová spektroskopie
|
|
|
Molecules in Cell Membranes
Timr, Štěpán ; Jungwirth, Pavel (vedoucí práce) ; Böckman, Rainer (oponent) ; Ettrich, Rüdiger (oponent)
Biologické membrány se aktivně účastní řady procesů v živých buňkách, a detailní popis jejich struktury, dynamiky a funkce je tudíž nezbytný pro porozumění živým organismům na molekulární úrovni. V této práci jsme využili vysoké časové a prostorové rozlišení poskytované počítačovými simulacemi pro výzkum chování několika druhů molekul, které se mohou vázat do membrán buněk. Kombinace klasických simulací molekulové dynamiky a ab initio výpočtů elektronové struktury nám dovolila charakterizovat optické vlastnosti fluorescenčních sond zanořených v membránách, a tím přispět k rozvoji dvoufotonové polarizační mikroskopie jako nástroje strukturní biologie. Simulace molekulové dynamiky nám dále umožnily popsat na atomární úrovni vratnou vazbu rekoverinu k membráně a rovněž poskytly významný vhled do mechanismu vápníkem indukovaného myristoylového přepínače tohoto proteinu, důležitého pro adaptaci zrakových buněk. Kromě toho jsme zkoumali biologickou úlohu oxidace cholesterolu a porovnali dvě metody popisu membránového napětí v simulacích molekulové dynamiky.
|
|
|
Membrane interactions studied by advanced fluorescent techniques: From ions to macromolecules
Pokorná, Šárka ; Hudeček, Jiří (vedoucí práce) ; Konopásek, Ivo (oponent) ; Benda, Aleš (oponent)
Pokročilé fluorescenční techniky byly využity ke studiu tří různých projektů týkajících se biologických membrán a jejich interakcí. Následující práce je tedy rozdělena do tří samostatných kapitol, z nichž každá pojednává o jednom tématu. 1) Vliv iontů na modelové lipidové membrány byl osvětlen experimentálně metodou časově rozlišených posuvů fluorescence (TDFS, time dependent fluorescence shifts) a teoreticky pomocí molekulárně-dynamických simulací. Kombinace těchto dvou přístupů je vhodná k určení zásadních vlastností membrán jako je pohyblivost a hydratace konkrétní části membrány, uspořádání lipidové dvojvrstvy nebo vazebná místa iontů. Anionty ClO4 - , Br- , Cl- a F- , reprezentující Hofmeisterovu řadu, mají tendenci specificky interagovat s kladně nabitými molekulami lipidů v dvojvrstvě, což má vliv na uspořádání membrány. Změny pozorovaných parametrů odpovídají řazení Hofmeistrovy serie iontů. Účinky iontů jsou jak důsledkem přímé interackce iont-lipid, tak zprostředkovány nepřímo, tzn. pozměněním struktury vody v bezprostřední blízkosti molekuly iontu. Další práce, týkající se vápenatých iontů, prokázala, že Ca2+ mají afinitu jak k elektrostaticky neutrálním tak k záporně nabitým fosfolipidovým membránám, vazba iontů ovlivňuje organizaci membrány. Bylo identifikováno několik vazebných míst...
|
|
|
Konformační stavy receptorů pro opioidy
Provazníková, Adéla ; Hudeček, Jiří (vedoucí práce) ; Entlicher, Gustav (oponent)
Tato bakalářská práce je přehledem literatury týkající se vztahu mezi strukturou a funkcí opiátových receptorů. Hlubší poznání tohoto vztahu by přispělo k porozumění funkčního mechanismu těchto membránových proteinů a k pochopení účinku opioidních látek. První část práce je zaměřena na metody získávání strukturních dat o membránových proteinech. Zvláštní důraz je kladen na krystalizaci membránových proteinů z mesofase (také označovanou jako krystalizace in meso). Následuje podrobnější rozbor krystalových struktur tří typů opioidních receptorů od celkové architektury receptoru až po detaily kontaktu molekuly ligandu s vazebnou kapsou, které jsou vizualizovány pomocí programu PyMol. Stejný přístup byl využit také pro hledání korelace mezi staršími daty o vlivu mutací některých aminokyselin na přechodu receptoru do aktivní konformace (Décaillot F.M. et al, Nature Structural Biology 10, 629, 2003) a nedávno publikovanými výsledky rentgenostrukturní analýzy. Rozbor struktury ukazuje na pravděpodobný význam interakce aspartátu v poloze 128 s tyrosinem v poloze 308 pro aktivaci opiátového receptoru.
|
|
|
Funkční aktivita opioidních receptorů v membránových doménách
Cechová, Kristína ; Hudeček, Jiří (vedoucí práce) ; Mrízová, Iveta (oponent)
7 ABSTRAKT Tato práce se zabývá studiem vlivu podávání morfinu laboratorním potkanům na zastoupení µ-opioidních receptorů a kaveolinů v jejich mozkovém kortexu. Účinek morfinu je vyvolán vazbou na opioidní receptory, především podtypu µ. Jeho dlouhodobé působení má za následek snížení funkčnosti a množství těchto receptorů v rámci vzniku tolerance a závislosti. Kaveoliny jsou proteiny nezbytné pro utváření membránových mikrodomén kaveol. Dnes je známo, že jejich přítomnost není omezena na kaveoly a také jejich funkce je pravděpodobně na těchto doménách nezávislá (mohou se účastnit regulace signálních drah, transportu lipidů, aj.). Funkce kaveolinů v mozkových buňkách však dosud není přesně známa. V experimentální části byly metodou "Western blot" detekovány proteiny kaveolin-1 a kaveolin-2 v kortexech potkanů po desetidenní aplikaci morfinu a v kortexech kontrolních zvířat. Zaznamenán byl signifikantní nárůst množství kaveolinu-1 ve vzorcích z morfinem ovlivněných potkanů ve srovnání s kontrolními, menší nárůst množství kaveolinů-2 byl vyhodnocen jako nesignifikantní. Množství µ-opioidních receptorů u morfinem ovlivněných zvířat oproti kontrolám signifikantně pokleslo, po deseti dnech tak byly zaznamenány změny odpovídající dlouhodobé adaptaci. V literatuře je uváděno zvýšení množství kaveolinu-1 v mozkové...
|
host ::
RSS.