|
|
Nekovalentní interakce tryptofanu ve struktuře proteinu
Sokol, Albert ; Fišer, Radovan (vedoucí práce) ; Jurkiewicz, Piotr (oponent)
Dokonalá znalost nekovalentních interakcí aminokyselin uvnitř proteinové struktury je esenciální pro úplné pochopení jeho konformace, stability a funkce. Mezi všemi aminokyselinami, které obvykle tvoří protein, se tryptofan vyjímá jednak svojí vzácností, ale také velikostí postranního řetězce tvořeného indolovou skupinou. Ta je schopna zajišťovat různé typy nepostradatelných interakcí uvnitř proteinu, mezi různými polypeptidovými řetězci, ale také třeba mezi proteinem a biologickou membránou. Navíc se jedná o nejčastěji využívaný přirozený bílkovinný fluorofor. Ke studiu aminokyselinových interakcí se běžně využívají databáze vyřešených proteinových struktur, nad kterými se vytváří více či méně komplexní analýzy. Takto již byly nalezeny mnohé nekovalentní interakce, které mohou mezi tryptofanem a ostatními aminokyselinami nastávat. Většina těchto analýz se ale soustřeďuje na studium konkrétní interakce a nezabývá se prostředím tryptofanu jako celku, kde se všechny aminokyseliny vzájemně ovlivňují. Pomocí nově vytvořených postupů jsou v této práci analyzovány profily výskytu jednotlivých aminokyselin okolo indolové skupiny tryptofanu a výsledky porovnány s dostupnou literaturou. Aminokyselina, která má největší preferenci k tryptofanu, se ukázala být opět tryptofan a tyto dvojice tryptofanů jsou...
|
|
|
Soli 2-aminoethanolu a ferrocenových kyselin
Zábranský, Martin ; Štěpnička, Petr (vedoucí práce) ; Němec, Ivan (oponent)
Pro výstavbu krystalové struktury pevných látek byla využita kombinace kompaktního ale flexibilního ferrocenového skeletu s intermolekulárním vazebným potenciálem a konformační variabilitou (2-hydroxyethyl)amoniového strukturního motivu. Krystalizace v systémech kyselin ferrocenkarboxylové, 2-ferrocenyloctové, 3-ferrocenylpropionové, 3-ferrocenylakrylové, 3-ferrocenylpropiolové, ferrocen-1,1'-dikarboxylové a ferrocen- sulfonové s 2-aminoethanolem poskytly krystaly příslušných solí. Získané krystalické produkty byly charakterizovány obvyklými metodami (1 H jaderná magnetická rezonance, infračervená spektroskopie, elementární analýza) a byla určena jejich krystalová struktura rentgenovou difrakcí na monokrystalu. Krystalové struktury získaných solí obsahují složité dvojrozměrné sítě elektrostaticky podporovaných silných vodíkových vazeb. Za účelem studia potenciálně jednodušších systémů silných vodíkových interakcí byly provedeny krystalizace v systémech ferrocenkarboxylové kyseliny s 2-(methylamino)ethanolem a 2-(dimethylamino)ethanolem. Tyto experimenty však kromě jednoduché soli s prvním jmenovaným aminem poskytly i adukty solí obou bází s výchozí kyselinou v poměru 1:1. I krystalové struktury těchto látek mají vrstevnatý charakter. Ukázalo se však, že podléhají rozkladným procesům za zvýšené...
|
|
|
Intermolecular interactions in proteins
Kysilka, Jiří ; Vondrášek, Jiří (vedoucí práce) ; Ettrich, Rüdiger (oponent) ; Banáš, Pavel (oponent)
Mezimolekulové interakce v proteinech - Abstrakt Mgr. Jiří Kysilka Nekovalentní interakce jsou zodpovědné za folding proteinů i za molekulární rozpoznávání během interakce proteinů s dalšími molekulami, například s různými ligandy, dalšími proteiny či molekulami solventu. Abychom těmto procesům, kterých se proteiny účastní, mohli porozumět, je třeba kvalitního popisu nekovalentních interakcí. Většina metod, které jsou výpočetně dostupné pro biologicky zajímavé systémy, však má problém se správným popisem disperzního členu. V této práci je využito korekční schéma DFT/CC pro výpočet interakčních energií malých molekul interagujících s grafitickým povrchem. Tyto výsledky slouží jako benchmark pro interakci funkčních skupin proteinů s hydrofobním prostředím. V následující části práce je zkoumána role nekovalentních interakcí při procesech protein-protein interakce a hydratace proteinu. Na souboru 69 proteinových dimerů byly lokalizovány interakční interface a bylo charakterizováno jejich složení. Bylo ukázáno, že interface dává přednost rozvětveným hydrofobním aminokyselinám (Ile, Leu, Val) a aromatickým aminokyselinám (Phe, Tyr), zatímco vylučuje nabité aminokyseliny kromě Arg. Relativní preference pro výběr interakčního partnera je podobný pro aminokyseliny na interface i uvnitř proteinu, avšak interakce párů...
|
|
|
Výzkum vzájemné interakce membránových receptorů NKR-P1D a Clrb
Hanč, Pavel ; Novák, Petr (vedoucí práce) ; Brdička, Tomáš (oponent)
Výzkum vzájemné interakce membránových receptorů NKR-P1D a Clrb Interakce myších receptorů NKR-P1D a Clrb byla poprvé popsána jako nový typ "MHC class-I independent missing-self recognition" poskytující ochranu před NK buněčným zabíjením.[1] Pozdější studie ale přinesla výsledky zpochybňující tato data a naznačující, že NKR-P1D váže Clrb pouze velmi slabě, jestli vůbec.[2] Abychom vnesli světlo na tyto diskrepantní výsledky, rekombinantě jsme připravili extracelulární domény obou receptorů v bakteriích E. coli a proteiny renaturovali in vitro. Kvalita renaturace byla ověřena určením zapojení disulfidických můstků a změřením 1 H/15 N-HSQC spekter. Pomocí gelové filtrace a analytické ultracentrifugy nebylo možno poskytnout přesvědčivé důkazy pro existenci interakce. Slabá, ale specifická interakce byla pozorována za použití SPR techniky. Tato interakce překvapivě vykazovala pH závislost. Interakce mezi proteiny v roztoku byla následně imobilizována pomocí techniky chemického zesítění proteinů. Byla použita činidla EDC, DSG a DSS. Reakční směsi byly rozděleny pomocí SDS-PAGE a dimery byly štěpeny proteasami v gelu. Pomocí FTMS bylo možné identifikovat peptidy z obou proteinů, které byly spojeny některým ze síťovacích činidel. Díky nedávno vyřešeným strukturám proteinů NKR-P1A a Clrg, které sdílí s NKR-P1D a...
|
|
|
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...
|
|
|
Optimization of Semiempirical Quantum Mechanical Methods for in Silico Drug Design
Kříž, Kristian ; Řezáč, Jan (vedoucí práce) ; Klimeš, Jiří (oponent) ; Kolář, Michal (oponent)
Optimalizace semiempirických kvantově mechanických metod pro návrh léčiv in silico Dizertační práce Kristian Kříž Předmětem této práce je optimalizace semiempirických kvantově mechanických metod (SQM) pro jejich využití ve vývoji léčiv pomocí výpočetních metod. Práce pokrývá dvě témata - optimalizace solvatačního modelu COSMO2 a vývoj datasetů PLF547 a PLA15. První část práce se zabývá optimalizací solvatačního modelu COSMO přidáním nepolárního členu a reparametrizací pro SQM metody PM6 a PM7. Ukázali jsme, že přesnost výsledného "COSMO2" optimalizovaného modelu se zvýšila na všech zkoumaných datasetech a porovnali jsme ji s jinými vybranými solvatačními modely. Metoda byla rovněž vyzkoušena na komplexech proteinu s ligandy, kde poskytla jako součást skórovací funkce lepší odhady síly vazeb potenciálních léčiv k proteinům, ke kterým se váží. Druhá cást práce popisuje sestavení datasetů pro nekovalentní interakce cílených k reprezentaci prostředí aktivního místa enzymu v komplexu s ligandem s věrohodnými referenčními hodnotami interakční energie ve vakuu a v roztoku (vodě). Vyvinuté datasety PLF547 a PLA15 jsou vhodné pro testování a vývoj metod pro použití ve vývoji léčiv. Na těchto datasetech jsme provedli srovnání několika SQM a kvantově mechanických (QM) metod a solvatačních modelů včetně COSMO2.
|
|
|
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...
|
|
|
Nekovalentní interakce tryptofanu ve struktuře proteinu
Sokol, Albert ; Fišer, Radovan (vedoucí práce) ; Jurkiewicz, Piotr (oponent)
Dokonalá znalost nekovalentních interakcí aminokyselin uvnitř proteinové struktury je esenciální pro úplné pochopení jeho konformace, stability a funkce. Mezi všemi aminokyselinami, které obvykle tvoří protein, se tryptofan vyjímá jednak svojí vzácností, ale také velikostí postranního řetězce tvořeného indolovou skupinou. Ta je schopna zajišťovat různé typy nepostradatelných interakcí uvnitř proteinu, mezi různými polypeptidovými řetězci, ale také třeba mezi proteinem a biologickou membránou. Navíc se jedná o nejčastěji využívaný přirozený bílkovinný fluorofor. Ke studiu aminokyselinových interakcí se běžně využívají databáze vyřešených proteinových struktur, nad kterými se vytváří více či méně komplexní analýzy. Takto již byly nalezeny mnohé nekovalentní interakce, které mohou mezi tryptofanem a ostatními aminokyselinami nastávat. Většina těchto analýz se ale soustřeďuje na studium konkrétní interakce a nezabývá se prostředím tryptofanu jako celku, kde se všechny aminokyseliny vzájemně ovlivňují. Pomocí nově vytvořených postupů jsou v této práci analyzovány profily výskytu jednotlivých aminokyselin okolo indolové skupiny tryptofanu a výsledky porovnány s dostupnou literaturou. Aminokyselina, která má největší preferenci k tryptofanu, se ukázala být opět tryptofan a tyto dvojice tryptofanů jsou...
|
|
|
Nonclassical noncovalent interactions in proteins and their importance for design of novel specific viral enzyme inhibitors
Kříž, Kristian ; Lepšík, Martin (vedoucí práce) ; Novotný, Marian (oponent) ; Kabeláč, Martin (oponent)
Nekovalentní interakce jsou zásadní pro fungování biologických systémů. Uplatňují se například při párování bazí DNA nebo při sbalování proteinů. Kromě klasických nekovalentních interakcí jako je např. vodíková vazba jsou v poslední době objevovány i nekovalentní interakce neklasické. Příklad takové interakce může být halogenová vazba, patřící mezi σ-dírové interakce, jejíž znalost se již používá pro optimalizaci a návrh medicínských přípravků. Otázka, kterou se zabývá tato práce, je, zdali také chalkogenová vazba, rovněž σ-dírová interakce, hraje roli při vazbě existujících virových inhibitorů. Dále je také předmětem zájmu, jestli je možné nebo do jaké míry lze tyto existující chalkogenové vazby vylepšit, tj. zvýšit afinitu k virovým proteinům, které váží. Několik komplexů proteinů s ligandy s geometrickým uspořádáním vhodným pro chalkogenovou vazbu bylo nalezeno v PDB (Protein Data Bank) databázi. Pomocí kvantově chemických výpočtů byla zjištěna pro modelové systémy odvozených z těchto krystalových struktur jejich interakční energie a závislost interakční energie na geometrii. Dále jsme sérií substitucí optimalizovali tyto modelové systémy směrem k silnější chalkogenové vazbě. Na základě těchto výsledků považujeme chalkogenovou vazbu za nadějnou neklasickou nekovalentní interakci, která by se...
|
|
|
Soli 2-aminoethanolu a ferrocenových kyselin
Zábranský, Martin ; Štěpnička, Petr (vedoucí práce) ; Němec, Ivan (oponent)
Pro výstavbu krystalové struktury pevných látek byla využita kombinace kompaktního ale flexibilního ferrocenového skeletu s intermolekulárním vazebným potenciálem a konformační variabilitou (2-hydroxyethyl)amoniového strukturního motivu. Krystalizace v systémech kyselin ferrocenkarboxylové, 2-ferrocenyloctové, 3-ferrocenylpropionové, 3-ferrocenylakrylové, 3-ferrocenylpropiolové, ferrocen-1,1'-dikarboxylové a ferrocen- sulfonové s 2-aminoethanolem poskytly krystaly příslušných solí. Získané krystalické produkty byly charakterizovány obvyklými metodami (1 H jaderná magnetická rezonance, infračervená spektroskopie, elementární analýza) a byla určena jejich krystalová struktura rentgenovou difrakcí na monokrystalu. Krystalové struktury získaných solí obsahují složité dvojrozměrné sítě elektrostaticky podporovaných silných vodíkových vazeb. Za účelem studia potenciálně jednodušších systémů silných vodíkových interakcí byly provedeny krystalizace v systémech ferrocenkarboxylové kyseliny s 2-(methylamino)ethanolem a 2-(dimethylamino)ethanolem. Tyto experimenty však kromě jednoduché soli s prvním jmenovaným aminem poskytly i adukty solí obou bází s výchozí kyselinou v poměru 1:1. I krystalové struktury těchto látek mají vrstevnatý charakter. Ukázalo se však, že podléhají rozkladným procesům za zvýšené...
|
host ::
RSS.