Krystalizace a strukturní charakterizace stabilních variant halogenalkandehalogenasy DhaA

Bc. Klára Marková

Bachelor's thesis

Crystallization and structural characterization of stable variants of haloalkane dehalogenase DhaA

Abstract:

Krystalizace je proces, při kterém přechází látka z roztoku do pevné fáze. Krystalizovat lze nejen malé anorganické a organické molekuly, ale i velké makromolekuly - nukleové kyseliny a proteiny. Proteinová krystalizace spočívá v pozvolném seskupování proteinových makromolekul do symetrického uspořádání krystalu. Cílem krystalizačních experimentů je získání dostatečně velkého monokrystalu studovaného proteinu vhodného pro rentgenovou difrakční analýzu. Při analýze je krystal ozařován rentgenovým zářením, které se na krystalu rozptyluje a detekuje v podobě difrakčního obrazce. Ze získaných dat lze určit 3D strukturu proteinu s atomárním rozlišením. Znalost struktury proteinu je klíčová k pochopení jeho funkce a k následným racionálním modifikacím jeho vlastností. Tato práce je zaměřena na vysvětlení principů proteinové krystalizace, představení základních krystalizačních metod a metod používaných k následné optimalizací velikosti a kvality proteinových krystalů. V práci jsou dále představeny vlastnosti proteinových krystalů a faktory ovlivňující jejich vznik. Práce podává přehled o principu rentgenové difrakční analýzy a stanovení struktury proteinu. Modelovými enzymy představenými v této bakalářské práci jsou stabilní varianty bakteriální halogenalkandehalogenasy DhaA (DhaA115 a DhaA122). Součástí práce je návrh experimentálního designu pro produkci a krystalizaci těchto enzymových variant.

Abstract:

The crystallization is a process of transition of the substance from the solution into solid phase. Not only small inorganic and organic molecules, but also large macromolecules such as nucleic acids and proteins can be crystallized. Protein crystallization is slow association of the protein macromolecules to the symmetric crystal arrangement. The aim of crystallization experiments is to obtain sufficiently large single crystals suitable for X-ray diffraction analysis. During the analysis, crystal is irradiated by X-ray radiation which is scattered on crystal and detected as a diffraction pattern. From the obtained data, 3D protein structure can be determined with atomic resolution. Knowledge of protein structure is essential for understanding of protein function as well as for the further rational modifications of its properties. This thesis is focused on principles of protein crystallization, introduction of basic crystallization methods and the methods used for subsequent optimization of the size and quality of the protein crystals. The thesis describes basic properties of protein crystals and main factors affecting their formation and growth. The thesis provides information about the principle of X-ray diffraction analysis and the crystal structure determination. Model enzymes presented in this thesis are stable variants of bacterial haloalkane dehalogenase DhaA (DhaA115 and DhaA122). The thesis also includes an experimental design of production and crystallization of these enzyme variants.

Keywords

krystalizace proteinů, rentgenostrukturní analýza, enzymy, halogenalkandehalogenasy, protein crystallization, X-ray structural analysis, enzymes, haloalkane dehalogenases

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 5. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 9. 6. 2016
• Supervisor: doc. Mgr. Radka Chaloupková, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Experimental Biology / Special Biology