Obsah přednášky1) Základní složky a modifikace NK a proteinů. Jejich konformace, dynamika a fyzikálně chemické vlastnosti. 2) Primární a sekundární struktura NK, Watson Crick párování bazí a jeho rozšíření (cis, trans, sugar-edge, Hoogsteen), nomenklatura podle Leontis/Westhof, číslování podle Saengera. A, B a Z forma dvojšroubovice, G-kvadruplex, i-motiv, trojšroubovice. 3) Topologie a helikální parametry NK a jejich analýza na vybraných motivech jako jsou nukleosom, "vlásenky" (hairpins); "vyboulené smyčky" (bulged loops); "vnitřní smyčky" (internal pools); "uzly" (junctions), pseudouzly (pseudoknots) a kink-turns. Interakce těchto motivů s proteiny. 4) Primární a sekundární struktura proteinů. 5) Ko-transkripční skládání a "folding funell" molekul, přechody mezi konformačními stavy, experimentální zjištění konformačního prostoru makromolekul (energy landscape). 6) Termodynamické vlastnosti DNA, RNA a proteinů. 7) Strukturní pohled na poškození a reparaci DNA. UV indukované thyminové dimery a jejich reparace. Adaptace na alkylační poškození DNA (O6 -alkylguanin nebo O4 - alkylthymin). Význam ada-regulonu. Excisní opravy poškozených bází a nukleotidů. Korekturní funkce DNA-polymerasy III. Opravy řízené metylací. 8) Vliv epigenetických modifikací a environmentálních podmínek ("crowding", hydratace a přítomnost iontů) na stabilitu strukturu a dynamiku makromolekul a regulaci genové exprese. 9) Pre-tRNA, tRNA a trRNA - vliv post-transkripčních modifikací na jejich funkci a strukturu. 10) Struktura, skládání a dynamika vybraných struktur z IRES, spliceozomu, editozomu a poly(A)sekvence. 11) Bohatost struktur v ribozomální RNA a jejich interakce s proteiny. 12) Studentský projekt - analýza struktur v pre-mRNA a mRNA. Obsah cvičení 1) Seznámení se strukturními databázemi (PDB, NDB atd - http://www.science.co.il/Biomedical/Structure-Databases.asp). Práce s jejich vyhledávacími nástroji a pokročilá vizualizace struktur (VMD, rasmol a pymol). 2) Struktura základních formátů strukturních souborů (PDB, XYZ, MOL, atd), konverze formátů v Open Babel, extrakce globální struktury a helikálních parametrů nukleových kyselin z těchto souborů pomocí biopythonu, curves+ (https://bisi.ibcp.fr/tools/curves_plus/) a 3DNA (http://dssr.x3dna.org/). 3) Predikce struktury a skládání nukleových kyselin (Gibbsova energie a empirický "nearest-neighbor model", dynamické programovací metody - Zuker a Nussinov algoritmy, suboptimální struktury - mfold, predikce "pseudoknots" - pknotsRG, Boltzmanovské rozdělení - sfold, "align and/then fold" algoritmy) 4) Bioinformatické nástroje pro predikci struktury proteinů. Porovnání predikované struktury s experimentálně získanou. 5) Algoritmy pro vyhledávání strukturních motivů nukleových kyselin ze sekvence a jejich implementace do programovacího jazyka python (regulární výrazy), komunikace se sekvenčními databázemi, tvorba vlastní MySQL databáze extrahovaných sekvencí. 6) Návrh 3D struktury ze sekvence, "Coarse-grained" molekulová dynamika v prostředí MMB a jednoduchá predikce skládání G-quadruplexu, RNA hairpinu, tRNA a krátkého polypeptidu. Simulace strukturního přechodu molekuly - "MMB Morphing". 7) Detekce změny hydratované velikosti doprovázející strukturní změny anebo polymerizaci a molekul pomocí fluorescenční korelační spektroskopie. 8) Molekuly v rovnováze - analýza statistické distribuce konformerů i-motiv tvořící sekvence v závislosti na pH metodou smFRET v průtokovém módu. 9) Detekce strukturních přechodů "Holiday junctions" metodou smFRET na imobilizovaných molekulách. 10) Elektronové přechody v bázích DNA, Cirkulární dichroismus (CD) G-kvadruplexu, i-motivu a vybraného proteinu. 11) Experimentální detekce termodynamických parametrů molekul (teplotní závislost CD) 12) Vyhodnocení studentských projektů
|
Monologická (výklad, přednáška, instruktáž), Dialogická (diskuze, rozhovor, brainstorming), Demonstrace, Laboratorní práce, Individuální příprava ke zkoušce
- Domácí příprava na výuku
- 30 hodin za semestr
- Účast na výuce
- 50 hodin za semestr
|