Project information

Integrativní biofyzika: Kombinace kvantových výpočtů, molekulové dynamiky a zhrubeného modelování s NMR, X-ray a cryoEM struktury při studiu biomolekulárních komplexů a jejich dynamika (NTEGRABF)

Project Identification
MUNI/A/1398/2016
Project Period
1/2017 - 12/2017
Investor / Pogramme / Project type
Masaryk University
MU Faculty or unit
Faculty of Science

K realizaci integrovaného biofyzikálního výzkumu je třeba dokonalá expertiza jak v teoretických tak v experimentálních oblastech studia biomolekul, jejich interakcí a jejich dynamického chování. Biofyzikální laboratoř při Ústavu fyziky kondenzovaných látek (ÚFKL) PřF MU přesně toto široké spektrum technik dlouhodobě pokrývá a to jak na pedagogické tak na vědecko-výzkumné (a tedy i publikační) úrovni.

Z výše uvedeného jasně vyplývá, že nejnovější poznatky a výsledky výzkumu jsou nejen prezentovány studentům na přednáškách, ale hlavně jsou do výzkumných projektů zapojováni studenti a to již od prvních ročníků v rámci samostatných projektů a dále pak v rámci bakalářských, diplomových a disertačních prací. Své badatelské zkušenosti pak studenti biofyziky diskutují s ostatními kolegy z oborů biomolekulární chemie, biofyzikální chemie, fyziky, strukturní chemie apod. v rámci seminářů a soutěží.
Plynulé propojení teoretických přístupů s experimentálními metodami je nezbytné k pochopení a jednodušší interpretaci získaných výsledků ať už se jedná o zpřesňování rozlišení strukturního modelu, či odhalení klíčových interakcí jako jsou vodíkové vazby nebo elektrostatické interakce.

Mezi experimentální techniky, které v rámci projektu NTEGRABF budeme využívat jsou nukleární magnetická rezonance (NMR), rentgenová krystalografie (X-Ray) a rovněž kryo-elektronová mikroskopie (cryoEM) a rentgenový rozptyl pod malými úhly (SAXS). Interakční afinity a energie budeme studovat pomocí fluorescenční anizotropie (FA) a izotermální titrační kalorimetrie (ITC). Z teoretických přístupů je nezbytné zmínit programy GAUSSIAN, AMBER a FAUNUS.

Studenti a pracovníci zahrnutí do NTEGRABF budou studovat a zejména proteiny, nukleové kyseliny a membrány vystupující při interakci RNA polymerázy II s chromatinem. Studium takto komplikovaných systému s sebou nese zejména i) potřebu modifikace dostupných technik pro studium interakcí, ii) řešení větších biomolekulárních komplexů, iii) optimalizaci výpočetních protokolů pro tyto komplikovanější systémy zahrnující jak DNA, tak proteiny, peptidy a RNA.

Při řešení zde představovaného projektu bude třeba optimálně zapojit jak motivované a talentované studenty s vědeckými pracovníky tak použít výše uvedené techniky nikoliv jen ke generování dat, ale k vyřešení studovaného problému.