|
---
|
Bc.
Helena
Hradiská
|
M2
|
prof. Ing. Vojtěch Spiwok, Ph.D.
|
Zvyšování efektivity molekulárních simulací pomocí strojového učení
|
detail
Zvyšování efektivity molekulárních simulací pomocí strojového učení
Molekulární simulace našly uplatnění v mnoha oblastech výzkumu, jako je například studium sbalování proteinů, které je ale časově náročné, a tak je potřeba tyto simulace urychlit. Tato práce se soustředí na urychlení simulace sbalování miniproteinu Trp-cage (tryptofanová klec) pomocí metadynamiky, která miniproteinu zabraňuje, aby se dlouho zdržoval v určité konformaci a snáze tak překonal energetické bariéry. Nejprve je však nutné popsat jednotlivé konformace systému, což může umožnit metoda tSNE (t-distributed stochastic neighbor embedding). Na základě záznamu simulace sbalování lze použít time-lagged tSNE (tltSNE) pro vygenerování „2D mapy“ konformací a odlišit rychlé konformační změny od pomalých, které je nutné urychlit. Pro zvýšení efektivity výpočtu tltSNE byla použita umělá neuronová síť (parametric tltSNE). Po 350 ns simulace s použitím metadynamiky došlo ke sbalení miniproteinu. Dalším krokem této práce bude vyzkoušet spojení metadynamiky s paralelním temperováním.
![]()
|
|
---
|
Bc.
Magdalena
Škrlová
|
M2
|
Ing. Michaela Marková, Ph.D.
|
Struktura β-karbonické anhydrasy z Candida parapsilosis v komplexu s acetazolamidem
|
detail
Struktura β-karbonické anhydrasy z Candida parapsilosis v komplexu s acetazolamidem
Kvasinky rodu Candida jsou celosvětově nejčastějšími původci oportunních mykotických infekcí neboli kandidóz. Tyto kvasinky jsou běžnou součástí komenzální mikroflóry, ovšem u imunosuprimovaných pacientů mohou způsobit infekce s úmrtností až 75 %. Jelikož narůstá výskyt patogenních druhů kvasinek se zvýšenou rezistencí vůči běžně používaným antimykotikům, je nutné identifikovat nová potenciální léčiva. Jednou z klíčových strategií přežití kvasinek je schopnost proliferovat v různých koncentracích CO2. Při regulaci koncentrace CO2 je pro kvasinky zásadní enzym karbonická anhydrasa (CA), která až 10 000krát urychluje reverzibilní hydrataci CO2 na HCO3-. Předpokládá se, že inhibice CA zamezí růstu kvasinek v podmínkách nízké koncentrace CO2. Protože se struktury CA kvasinek a savců liší, je tento enzym ideálním cílem pro vývoj nových antimykotik. Cílem práce bylo pomocí rentgenostrukturní analýzy stanovit strukturu β-CA z C. parapsilosis v komplexu s vybranými inhibitory. Byla izolována rekombinantní β-CA z C. parapsilosis v odpovídajícím množství a kvalitě. Byly nalezeny vhodné podmínky krystalizace, které poskytly krystaly použitelné pro sběr rentgenostrukturních dat. Na základě těchto dat se podařilo stanovit strukturu β-CA z C. parapsilosis v komplexu s acetazolamidem.
|
|
---
|
Bc.
Daniel
Maxa
|
M2
|
Ing. Markéta Častorálová, Ph.D.
|
Příprava modelového systému pro studium inhibice bakteriálních efluxních pump
|
detail
Příprava modelového systému pro studium inhibice bakteriálních efluxních pump
Bakterie ve svých genomech kódují efluxní pumpy, které jim umožňují přežít v prostředí plném pro ně nebezpečných látek. Tyto evolučně konzervované transportérové proteiny umožňují bakteriím transportovat z nitra bakteriální buňky různorodá xenobiotika, mezi která řadíme i antibiotika. Rezistence k antibiotikům zprostředkovaná efluxními pumpami se oproti jiným mechanismům rezistence vyznačuje velmi nízkou substrátovou specifitou, která u bakterií umožňuje vznik multirezistentních kmenů. Jako ochrana proti takto multirezistentním bakteriálním kmenům by v budoucnu mohly sloužit selektivní inhibitory efluxních pump, jež by mohly fungovat na principu antibiotických adjuvantů.
Cílem této práce je příprava modelového bakteriálního systému pro testování inhibice vybraných efluxních pump. Pro práci byly vybrány efluxní pumpy AcrAB bakterie Escherichia coli, MexAB Pseudomonas aeruginosa a NorA Staphylococcus aureus. Geny jednotlivých efluxních pump byly amplifikovány z genomové DNA příslušných bakterií a následně byly/budou vloženy do vektoru pro jejich produkci v produkčním kmeni E. coli. Vektor pro produkci MexAB již byl připraven a tato efluxní pumpa byla v E.coli produkována.
|
|
---
|
Bc.
Karolína
Loužecká
|
M2
|
Ing. Eva Benešová, Ph.D.
|
Produkce a charakterizace asparaginasy iso 1 z chladově adaptované bakterie Arthrobacter polaris
|
detail
Produkce a charakterizace asparaginasy iso 1 z chladově adaptované bakterie Arthrobacter polaris
l‑Asparaginasa katalyzující reakci, při níž z l‑asparaginu vzniká kyselina l‑asparagová a amoniak, je využívána v medicíně více než 50 let, a sice v léčbě hematologických malignit, zvláště akutní lymfoblastické leukémie. Podstatou účinku je skutečnost, že nádorové buňky jsou citlivé na snížení koncentrace l‑asparaginu v krvi, zatímco zdravé buňky dokáží dostatečně rychle na depleci l‑asparaginu reagovat. I v potravinářství našla l‑asparaginasa své uplatnění, a to jako aditivum zamezující vzniku akrylamidu, jehož je l-asparagin významným prekurzorem. Tímto enzymem mohou být před tepelnou úpravou ošetřeny např. kávové boby či bramborové lupínky. Doposud využívané l‑asparaginasy mají některé limitující vlastnosti, které snižují jejich potenciál. Předpokládá se, že vhodným zdrojem nových enzymů s unikátními vlastnostmi by mohly být chladově adaptované organismy. Zde studovaná bakterie Arthrobacter polaris byla izolována z půdy v antarktické oblasti a teprve nedávno byla zjištěna kompletní sekvence jejího genomu. Během této práce byl úspěšně připraven plasmid obsahující gen l‑asparaginasy z A. polaris. Následně byla rekombinantní l‑asparaginasa produkována v E. coli BL21 (DE3) a po purifikaci pomocí afinitní chromatografie byla úspěšně ověřena její katalytická aktivita.
|
|
---
|
Bc.
David
Řejha
|
M2
|
doc. Ing. Lenka Burketová, CSc.
|
Úloha přestavby aktinového cytoskeletu při obraně rostlin proti patogenům
|
detail
Úloha přestavby aktinového cytoskeletu při obraně rostlin proti patogenům
Aktinový cytoskelet je dynamická struktura rostlinné buňky, která jí dodává pevnost a umožňuje vnitrobuněčný transport. Fibrilární struktura aktinu je neustále přestavována. Polymerizace aktinu může být inhibována např. pomocí toxinu latrunculinu B (latB) nebo lidského proteinu GS1, což způsobuje jeho rozpad. Ten sice velmi často způsobuje, že se rostlina hůře brání patogenům, ale v naší laboratoři bylo zjištěno, že rozpad aktinového cytoskeletu, který předchází infekci, vede k zvýšení koncentrace kyseliny salicylové (SA). To vede k aktivaci obranných reakcí, což způsobuje, že se rostlina nakonec lépe brání infekci. Mechanismy způsobující tuto zvýšenou rezistenci ale nejsou známé a úkolem je bude hledat. Budou použity dva přístupy. Jedním je využití přírodní variace modelové rostliny Arabidopsis thaliana, kdy byla sada 186 ekotypů seřazena dle reakcí na ošetření latB. Na vybraných ekotypech bude po ošetření testována rezistence k patogenu Pseudomonas syringae, hladina SA a provedeno srovnání genomových sekvencí, za účelem odhalení kandidátních genů souvisejících s fenotypem rezistence. Druhým přístupem bude vytvoření rostliny s indukovatelným rozpadem aktinového cytoskeletu bez nutného farmakologického ošetření (DeAct systém).
![]()
|
|
---
|
Bc.
Michal
Dvořák
|
M1
|
doc. Ing. Petra Lipovová, Ph.D.
|
Příprava enzymů AAC(6´)-APH(2´´) a VanA způsobujících rezistenci proti antibiotikům u Staphylococcus aureus
|
detail
Příprava enzymů AAC(6´)-APH(2´´) a VanA způsobujících rezistenci proti antibiotikům u Staphylococcus aureus
I přes velkou snahu o vývoj nových antibiotik šlapou bakterie, díky své přizpůsobivosti, lidstvu na paty a během krátké doby od zavedení nového antibiotika již bývají izolovány kmeny s rezistencí. Rezistentní bakterie jsou tak pro zdravotnictví velkým strašákem a pro léčbu jimi způsobovaných infekcí často nestačí ani antibiotika poslední volby. Již nyní tak po celém světě umírají statisíce lidí ročně na následky infekcí rezistentními bakteriemi. Z pohledu vývoje nových antibiotik bohužel žijeme v době temna. Od 90. let nebyla objevena žádná nová třída antibiotik. Samotných vhodných antibiotik pak přibývá pouze několik v rámci let. K nejnovějším přístupům v boji s rezistentními bakteriemi patří adjuvantní terapie. Ta spočívá v podávání inhibitorů procesů, které bakteriím umožňují eliminovat antibiotika. Cílem této práce jsou dva enzymy způsobující rezistenci u Staphylococcus aureus, konkrétně bifunkční enzym AAC(6´)-APH(2´´), destruktasa, která modifikuje některá aminoglykosidová antibiotika, a enzym VanA, který chrání buněčnou stěnu před jedním z bývalých antibiotik poslední volby - vankomycinem. Po klonování genů rezistence je nyní cílem enzymy izolovat, aby bylo možné sledovat mechanismus působení a vliv potenciálních inhibitorů na aktivitu zmiňovaných enzymů.
|
|
---
|
Bc.
Adéla
Moravcová
|
M2
|
prof. Ing. Tomáš Ruml, CSc.
|
Exprese, purifikace a charakterizace SARS-CoV-2 3-CL proteasy
|
detail
Exprese, purifikace a charakterizace SARS-CoV-2 3-CL proteasy
SARS-CoV-2 patří do rozsáhlé skupiny virů do čeledi Coronaviridae, rodiny Betacoronavirus. Genom virové částice je tvořen pozitivní jednořetězcovou RNA o velikosti cca 30 kb, která je chráněna proteinovým obalem. Hlavní proteasa (z angl. main, Mpro) nebo také 3‑chymotrypsinu podobná cysteinová proteasa (z angl. 3C-like, 3-CLpro) se stala v poslední době významným cílem pro vývoj nových antivirotik, neboť hraje klíčovou roli ve zpracování virového polyproteinu. 3-CLpro je proteasa se substrátovou specifitou pro P1 glutamin, hydrolyzující peptidovou vazbu na C-konci glutaminu. Štěpí virový polyprotein na 11 místech za vzniku nestrukturních proteinů, které dohromady formují replikační-transkripční komplex. Rozpoznávací sekvence na většině štěpných místech je Leu-Gln↓ (Ala, Gly, Ser). Každá podjednotka 3-CLpro obsahuje aktivní místo ve formě katalytické dyády H41-C145. Cílem této práce bylo hledání vhodného expresního systému pro expresi a purifikaci dostatečného množství maturní 3-CLpro SARS-CoV-2 a následně použití enzymu pro kinetická a biofyzikální měření, kterými by bylo možné 3-CLpro charakterizovat.
|
|
---
|
Bc.
Zuzana
Hálová
|
M2
|
doc. Ing. Petra Lipovová, Ph.D.
|
Proteasy z Antarktického krillu
|
detail
Proteasy z Antarktického krillu
Antarktický krill je příkladem organismu, který se evolučně přizpůsobil náročným životním podmínkám a vytvořil si velmi efektivní systém trávicích enzymů. Efektivita těchto enzymů spočívá v synergickém působení a koexistenci bez vzájemné degradace. Proteasy krillu mají široké možnosti uplatnění ve zdravotnictví, zejména v léčbě nehojivých ran, léčbě tromboembolické nemoci a v zubním lékařství k odstranění zubního plaku, ale i v potravinářském průmyslu, na příklad při tenderizaci masa. Pro purifikaci proteas krillu bylo vyvinuto několik postupů. Naším cílem je optimalizace jednoho z těchto postupů, s důrazem na snížení používaní organických rozpouštědel, a zisk proteasy s fibrinolytickou aktivitou. Dalším přístupem k získání fibrinolytické proteasy z krillu je její rekombinantní příprava. Na základě analýzy predikovaných proteas z krillu bylo vybráno 6 proteas, u nichž byla provedena in situ analýza. Byly vyhledány a predikovány strukturní a funkční charakteristiky těchto proteas a vzájemně porovnány. Získané informace byly využity k zařazení proteas do proteinové rodiny a údaje byly porovnány s literaturou. Proteasa, nejvíce podobná fibrinolytickým proteasam, bude produkována rekombinantně v E. coli.
|
