Studium nekanonických konformačních stavů páteře v DNA a v komplexech proteinů s DNA

Bc. Elizabeth KOLÁŘOVÁ

Master's thesis

Study of non-canonical backbone conformational substates in DNA and protein-DNA complexes.

Abstract:

Tato diplomová práce se bude zabývat molekulově dynamickými simulacemi DNA a protein-DNA komplexů, které poskytují přínosné informace o stabilitě, energetice či dynamice s cílem hlouběji porozumět interakcím mezi těmito molekulami. Pro simulace je využívána klasická molekulová dynamika umožňující detailní analýzy. Práce je zaměřena na čtyři různé struktury samostatné DNA a dva protein-DNA komplexy, které obsahují nekanonické konformace s tím, že hlavní zaměření bude na nekanonické a/g stavy cukr fosfátové páteře. Bude se jednat o konformace BB02, BB03, BB12, BB13 ale také o nedefinované konformace NANT, u nichž bude snaha o jejich definování pomocí devíti torzních úhlů. Molekulově dynamické simulace byly prováděny v silových polích z rodiny AMBER, konkrétně pole bsc1, OL15 a nově vyvinuté silové pole OL21. Výsledky této práce poukazují na možný stabilní výskyt některých nekanonických a/g stavů u neobvyklých struktur DNA a u komplexů protein-DNA ve funkčních segmentech. Nově definované konformační stavy mohou přispět k zpřesnění popisu nekanonických konformerů v krystalografických databázích.

Abstract:

This thesis will look at molecular dynamic's simulations of DNA and protein-DNA complexes that provide useful information on stability, energetics or dynamics in order to gain a deeper understanding of the interactions between these molecules. Classical molecular dynamics is used for the simulations to allow detailed analyses. The work focuses on four different structures of single DNA and two protein-DNA complexes that contain non-canonical conformations, with the main focus on the non-canonical a/g states of the sugar phosphate backbone. This will include the BB02, BB03, BB12, BB13 conformations but also the unassigned NANT conformations for which an attempt will be made to define them using nine torsion angles. Molecular dynamics simulations were performed in force fields from the AMBER family, namely the bsc1, OL15 and the newly developed OL21 force field. The results of this work point to the possible stable occurrence of some non-canonical a/g states in unusual DNA structures and in protein-DNA complexes in functional segments. The newly defined conformational states may contribute to the refinement of the description of non-canonical conformers in crystallographic databases.

Keywords

DNA, protein, interakce, konformer, stabilita, rekonformace, potenciál, torze

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 4. 2024

Thesis defence

• Supervisor: doc. RNDr. Petr Jurečka, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Physical Chemistry / Physical Chemistry