Studium vazby sacharidů lektinem BC2L-A pomocí výpočetních metod

Bc. Kateřina Beková

Bachelor's thesis

Study of saccharides binding to lectin BC2L-A via computational methods

Abstract:

Klíčovou roli v mnoha biologických procesech hrají specifické interakce lektinů se sacharidy. Mohou se například účastnit kontroly glykosylace intracelulárních proteinů, adheze nebo aglutinace. Díky tomu jsou lektiny v současné době velmi atraktivním a žádaným vědeckým tématem a předpokládá se, že by mohly najít své využití i v medicíně. Mezi takové lektiny patří i mannosa-specifický lektin BC2L-A pocházející Burkholderia cenocepacia, což je gram-negativní bakterie, která způsobuje pneumonii u pacientů s cystickou fibrózou. Proto je důležité porozumět procesům, kterých se lektin BC2L-A účastní a pokusit se najít vhodnou léčbu. S ohledem na cenu a časovou náročnost experimentů jsou stále častěji využívány in silico metody pro hledání a návrh nových molekul léků. Mezi tyto metody patří i molekulový docking, který nám umožňuje studovat komplexy lektin-sacharid na molekulární úrovni. Tato bakalářská práce se věnuje analýze interakcí lektinu BC2L-A a vybraných sacharidů pomocí výpočetních metod a to konkrétně pomocí molekulového dockingu. Bylo zjištěno, že použitý program pro dokování poskytuje poměrně dobré výsledky docking skóre a i konformace je velmi blízká krystalové struktuře, ale také, že díky flexibilitě sacharidů jsou nadokovány i ligandy, které se ve skutečnosti vážou slabě nebo vůbec. Nad rámec práce byly také provedeny laboratorní experimenty. Ty ale nepotvrdily dříve provedené experimenty na glycan array a interakce s jinými sacharidy než je mannosa a methyl-mannosid nebyly pozorovány.

Abstract:

Specific interactions between lectin and saccharides play crucial role in many biological processes, such as control of glycosylation of intracellular proteins, adhesion or aglutination. Therefore lectins are very atractive and desired scientific topic and it is assumed that lectin could be used in medicine. Such lectin is mannose-specific lectin BC2L-A from Burkholderia cenocepacia, gram-negative bacteria which often causes pneumonia to patients with cystic fibrosis. With respect to these properties is important to understand the processes in which BC2L-A involves and try to find appropriate treatment. Due to cost and duration of laboratory experiments in silico methods are more and more used to finding and designing of new drug molecules. One of these methods is molecular docking, which help us to study lectin-saccharide complexes at molecular level. This study is focused on analysis of interactions between lectin BC2L-A and carbohydrates by computational methods, by molecular docking. Tested docking software was able to predict affinity and correct poses very similar to crystal structure, but also due to flexibility of saccharides were docked ligands which bind weakly or not at all in reality. Beyond the scope of thesis was also carried out laboratory experiments. However, they did not confirm the previously conducted experiments on glycan array and interaction with other saccharides than mannose and methyl-mannoside were not observed.

Keywords

Lektiny, BC2L-A, molekulový docking, Glide, Lectins, molecular docking.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 5. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 19. 6. 2015
• Supervisor: Mgr. Lenka Malinovská, Ph.D.
• Reader: Mgr. Josef Houser, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biochemistry / Chemoinformatics and Bioinformatics