Teoretické nástroje pro inženýrství tunelů v proteinech

Mgr. Tereza Ghazalová

Bakalářská práce

Teoretical Tools for Design of Tunnels in Proteins

Anotace:

Proteinové tunely spojují aktivní místa enzymů s okolním prostorem. Tyto tunely na základě svých topologických a fyzikálně-chemických vlastností určují, které látky dosáhnou aktivního místa, ať se jedná o substráty nebo inhibitory. Znalost proteinových tunelů nám také umožňuje lépe pochopit funkci samotných proteinů. S touto znalostí pak tunely mohou být studovány metodami proteinového inženýrství nebo designu léčiv s cílem vylepšit vlastnosti enzymů pro účely biotechnologií nebo efektivně blokovat metabolické dráhy patogenních organismů. K vyhledávání proteinových tunelů byly v poslední době vyvinuty nové výpočetní metody, které umožňují identifikovat volné prostory v molekule. Účelem této práce bylo porovnat tyto metody a jejich implementaci. V rámci práce bylo porovnáno 5 programů z hlediska instalace, funkčnosti, uživatelské přívětivosti, přídavných funkcí a druhu informací, které poskytuje. Testování programů bylo provedeno na čtyřech rozdílných typech proteinů: halogenalkandehalogenasa LinB, cytochrom P-450, porin OprP a cholesterol oxygenasa. Práce tak nejen ulehčí výběr programu vhodného pro řešení konkrétního biologického problému, ale podnítí také další rozvoj vlastního programu na výpočty tunelů CAVER.

Abstract:

Protein tunnels connect active sites of enzymes with the surrounding solvent. Based on their topology and physico-chemical properties, tunnels determine which substances, whether they are substrates or inhibitors, reach the active site. Knowledge of protein tunnels allows us to improve understanding of the proteins function itself. Equipped by this knowledge, we can target these tunnels by the methods of protein engineering and drug-design and improve the properties of enzymes for biotechnology or effectively block the metabolic pathways of pathogenic organisms. New computational methods to identify a free space in the molecule - the tunnels - were recently developed. The purpose of presented Bachelor Thesis was to compare available software for identification of protein tunnels. In this Thesis, five programs were reviewed in terms of installation, functionality, user friendliness, additional features and outputs. Programs were tested with four different types of proteins: haloalkanedehalogenase LinB, cytochrome P-450, porin OprP and cholesterol oxygenase. This Thesis allows not only easier selection of the program appropriate for a particular biological problem but will also initiate further development of the in house CAVER program for tunnel computation.

Klíčová slova

proteinové tunely, Voroného diagram, Delaunayova triangulace, Dijkstrův algoritmus, Caver, Mole, MolAxis, Hollow, 3V Voss Volume Voxelator

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 18. 5. 2011

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 17. 6. 2011
• Vedoucí: Mgr. Jan Brezovský, Ph.D.
• Oponent: RNDr. Antonín Pavelka, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Bakalářský studijní program / obor:
Biochemie / Chemoinformatika a bioinformatika