Vlastnosti nekanonických bázových párů v DNA a DNA/protein komplexech

Bc. Anežka Tichá

Master's thesis

Properties of Non-canonical Base Pairs in DNA and DNA/Protein Complexes

Anotácia:

Předložená práce má za cíl analyzovat strukturu a termodynamickou stabilitu nekanonických bázových párů (mismatchů) v DNA a DNA/protein komplexech. Zaměřili jsme se na bázové parametry Shear a Opening, jelikož bylo zjištěno, že jsou důležité při rozpoznávání mismatchů proteinem MutS. Analýza byla založena na 9 596 experimentálních strukturách z databáze PDB, ze kterých jsme získali 245 020 bázových párů. Výsledky ukázaly, že většina bázových párů odpovídá energeticky výhodným konformacím, ale ne všechny. Detailněji jsme prozkoumali bázové páry v energeticky nevýhodných konformacích a zjistili jsme, že mohou být stabilizovány interakcemi s proteiny. Některé páry s nevýhodnou konformací jsou však spíše chybami modelování struktury podle experimentálních dat. Tato studie poskytuje cenné poznatky o termodynamické stabilitě bázových párů v DNA, které mohou být užitečné pro porozumění mechanismům opravy DNA.

Abstract:

This work aimed to analyse the structure and thermodynamic stability of non-canonical base pairs (mismatches) in DNA and DNA/protein complexes. We focused on the base-pair parameters Shear and Opening as they were found to be important in the mismatch recognition by MutS protein. The analysis was based on 9 596 experimental structures from the PDB database, from which we extracted 245 020 base pairs. The results showed that most base pairs corresponded to energetically favourable conformations, but not all. We inspected base pairs in energetically unfavourable conformations in more detail and found that protein interactions could stabilize them. However, some base pairs found in unfavourable conformations are more likely errors in the structure modelling based on experimental data. This study provides valuable insights into the thermodynamic stability of DNA base pairs, which can be useful for understanding DNA repair mechanisms.

Keywords

struktura DNA, párování bází, Shear, Opening, volná energie, DNA-protein interakce, mismatch repair, PDB, DNA structure, base pairing, free energy, DNA-protein interactions

Jazyk práce: English

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 18. 5. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 21. 6. 2023
• Vedúci: RNDr. Petr Kulhánek, Ph.D.
• Oponent: Mgr. Lenka Malinovská, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / odbor:
Biochemistry / Bioinformatics