Vývoj bioinformatických nástrojů a databází pro proteinové inženýrství

Mgr. Jan Dvorský, Ph.D.

Doctoral thesis

Development of Bioinformatics Tools and Databases for Protein Engineering

Abstract:

In silico analýzy hrají v dnešní době důležitou roli téměř ve všech odvětvích biologického výzkumu. Dokáží totiž výrazně zvýšit kvalitu výsledků a zároveň snížit nároky na experimentální práci a finanční nákladnost. Bohužel i v dnešní době je u spousty nástrojů nutné počítat s komplikovanou instalací, konfigurací a složitou interpretací jejich výstupů. To odrazuje velké množství potenciálních uživatelů, kteří nejsou experty v bioinformatice či informatice. Jako jedno z řešení této situace vznikají speciálně navržená uživatelská rozhraní, pomocí nichž je uživatel celou analýzou interaktivně provázen krok za krokem. Tato dizertační práce také míří tímto směrem a jejím cílem je návrh a vývoj uživatelsky přívětivých webových serverů pro proteinové inženýry. V rámci práce byly vyvinuty tři nástroje a jedna databáze: Caver Web – webový server pro analýzu proteinových tunelů a transportu ligandů, FireProtASR – nástroj pro rekonstrukci ancestrálních sekvencí, PredictONCO – server pro predikci efektu mutace na funkci proteinů pro onkologii, a FireProtDB – databázi ověřených experimentálních měření proteinové stability.

Abstract:

In silico analyses are nowadays an important part of life sciences research in nearly all areas. They can increase the quality of results while significantly reducing necessary experimental effort and costs. Unfortunately, their benefits might be unreachable by a vast number of researchers because of a lack of bioinformatics and technical skills as many tools are still difficult to install, configure, and even interpret the results. To address these limitations and bring in silico analyses to a larger scientific community, there are ongoing efforts trying to design easy-to-use interfaces which would enable users to run the analysis easily and navigate them from input specification to correct results interpretation. This Thesis describes research in this direction and focuses on the development of user-friendly web servers for protein engineers, which can run complex workflows in a few clicks. Three tools and one database were developed: Caver Web – a server for tunnel and ligand passage analysis, FireProtASR – a tool for ancestral sequence reconstruction, PredictONCO – a server for prediction of the effect of mutation on protein function concerning cancer, and FireProtDB – database of curated experimental measurements of protein stability.

Keywords

protein engineering, bioinformatics, database, design, enzyme, software, structure, proteinové inženýrství, bioinformatika, databáze, enzym, struktura

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 4. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 27. 6. 2024
• Supervisor: prof. Mgr. Jiří Damborský, Dr.
• Reader: doc. RNDr. Karel Berka, Ph.D., prof. RNDr. Jiří Vondrášek, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Environmental Health Sciences / Computational biology, bioinformatics and modelling