Interakce malých hairpin formujících RNA molekul s povrchem grafenu

Martin VONDRÁK

Bakalářská práce

Interaction of small hairpin-forming RNA molecules with graphene surface

Anotace:

Hybridní systémy grafenu a nukleových kyselin se jeví jako slibné materiály pro výrobu citlivých biosenzorů. Jedna z cest pro jejich realizaci je využití bioaktivity RNA hairpinů. K zachování svoji funkčnosti avšak potřebují své nativní uspořádání a prostředí. Za tímto účelem je potřeba cíleně řídit konformaci RNA na povrchu grafenu. V této práci je prostřednictvím výpočetní chemie poskytnut atomární pohled na chování krátkých RNA molekul z rodiny GAGA tetraloopu na grafenu ve vodném prostředí. Volné molekulárně dynamické simulace i výpočty entalpií ukázaly, že přítomnost grafenu napomáhá k rozbalování hairpinu, tj. hairpin se na povrchu grafenu chová jinak, než ve vodném prostředí, kde si zachovává svůj nativní fold. Z toho důvodu, bez další modifikace, nebo funkcionalizace systému není možné tento systém využít k senzorických aplikacím. Nicméně, znalost konformačního chování na mezifází grafen/voda může otevřít nové možnosti pro využití grafenu, nebo jeho derivátů.

Abstract:

Hybrid systems of the graphene and nucleic acids look like promising material for production of sensitive biosensors, where short hairpin-forming RNA molecules appear as suitable candidates for this application because of their biological relevance. The essential prerequisite for its applicability in sensing is that hairpins have to preserve its native fold to maintain the biological functionality. In this thesis the behavior of RNA on graphene was studied using the molecular dynamics simulations allowing the atomic resolution. It was shown that graphene induces the unfolding of short hairpins, which impedes their use in sensing in their existing form, i.e. without further modification. However, knowledge of the conformational behavior on the graphene/water interface may open a new horizons in the applicability of such a systems in biotechnologies.

Klíčová slova

RNA, hairpin, grafen, molekulová dynamika, konformační chování

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 30. 4. 2019

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Mgr. Martin Pykal

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Přírodovědecká fakulta

Bakalářský studijní program / obor:
Chemie / Chemie