Study of protein-RNA complexes by computational methods

Mgr. Josef Pasulka, Ph.D.

Disertační práce

Anotace:

Práce se zaměřuje na studium RNA vázajících proteinů a interagujících proteinových domén zapojených do post-trankripčních úprav použitím výpočetních metod. Při studiu proteinů a jejich komplexů byly využity volné simulace molekulové dynamiky (MD) stejně jako simulace ve spojení s experimentálními daty získanými nukleární magnetickou rezonancí (NMR). Práce podává stručný přehled metod a principů, které je nutno zvládnout při aplikaci MD simulací a stanovení 3D struktur proteinů z NMR dat. Kapitola 1 stručně uvádí čtenáře do problematiky proteinových komplexů a komplexů proteinů vázajících RNA a jejich výskytu v buňce. Zmíněny jsou také použité metody. Kapitola 2 představuje teoretickou část dizertační práce. Nejprve je popsána důležitost mezimolekulárních interakcí proteinů a interakcí proteinů s RNA ve spojitosti s biologickými procesy v buněčném jádru. Dále je představena NMR spektroskopie jako jeden z nástrojů strukturní biologie, následuje popis NMR experimentů použitých pro přiřazení rezonančních frekvencí v proteinu a shrnutí výpočtu struktur a validace získaných výsledků. Ke konci kapitoly jsou popsány metody molekulové dynamiky. Kapitola 3 shrnuje dosažené výsledky.

Abstract:

This thesis is focused on study of RNA-binding proteins and protein interacting domains involved in post-transcriptional modifications by computational methods. Proteins and their complexes were studied either using unrestrained molecular dynamics (MD) simulations or in conjunction with experimental data obtained by nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. The work presents a brief overview of methods and principles that are required for MD simulations and determination of the 3D structure of a protein from NMR data. Chapter 1 briefly introduces the reader to the occurrence of protein-protein and protein-RNA binding complexes in cell. The used techniques are outlined. Chapter 2 presents the theoretical part of this thesis. First, the importance of protein-protein and protein-RNA interaction is described in the context of biological processes within the cellular nucleus. Next, the NMR spectroscopy is introduced as a tool of structural biology, the NMR experiments used for protein resonance assignment, structure calculation and validation of results are summarized. Finally, the method of MD is described. Chapter 3 outlines the results obtained by these methods.

Keywords

NMR, molecular dynamics, NMR structure determination, structure refinement, RNA-binding proteins, protein-protein interaction, protein-RNA interaction, proteins involved in post- transcriptional modifications

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 18. 10. 2013

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 30. 10. 2013
• Vedoucí: prof. RNDr. Jaroslav Koča, DrSc.
• Oponent: Mgr. Naděžda Špačková, Ph.D., prof. RNDr. Michal Otyepka, PhD.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Biochemie (čtyřleté) / Biomolekulární chemie