Sylabus
Úloha molekul nukleových kyselin v biologii, jejich evoluce.
Vztah mezi strukturou a funkcí - vysvětlení základních principů
Fyzikálně chemický pohled na základní energetické příspěvky formující strukturní dynamiku nukleových kyselin.
Sekvenční závislost struktury B-DNA a jak ji číst?
DNA a nukleosom
Guaninové kvadruplexy, i-DNA a triplexy.
Transkripce
Molekuly tRNA a jejich nabíjení aminoacylsyntetázami.
Molekula mRNA, její kódující a nekódující regiony, rozdíl mezi eukaryotickými a prokaryotními mRNA.
Jak byla vyřešena struktura ribosomu? Od primitivní elektronové mikroskopie k atomární strukturní biologii.
Iniciace, elongace a terminace syntézy proteinu na ribosomu.
Struktura, funkce a evoluce velké ribosomální podjednotky (celková struktura, katalytické centrum, dynamické elementy, protein exit tunel) a její interakce s antibiotiky macrolidové skupiny.
Struktura, funkce a evoluce malé ribosomální podjednotky (dekódovací centrum) a její interakce s antibiotiky aminoglykosidové skupiny a streptomycinu, vznik rezistence a závislosti na antibiotikách, pohled na atomární úrovni.
Principy organizace a evoluce RNA. Fundamentální úloha hydroxylové skupiny ribózy při konstrukci RNA molekul, RN-protein komplexů, a molekulárních strojů. Princip isostericity a rekurentních stavebních bloků, modulární princip při výstavbě a evoluci molekul RNA.
Principy činnosti biomolekulárních strojů a proč se tak zásadně liší od strojů makroskopických - od tepelných pohybů k usměrněnému pohybu.
Rozdíly mezi prokaryotními, archeálními, eukaritotními a organelovými (chloroplast, mitochondrie) ribosomy.
Molekula mRNA a její regulační schopnosti, messenger-transfer RNA, internal ribosomal entry site, a další.
RNA riboswitche, nové téma v regulaci exprese genu u bakterií.
Malé RNA ribozymy a velké RNA ribozymy.
Spliceosom a splicing, jak dál v jejich studiu?
RNA interference a micro RNA.
Úloha (a omezení) výpočetních technik ve strukturní molekulární biologii, molekulové simulace, kvantová chemie, QM/MM metody a jejich spojení/souvislost s bioinformatikou, rentgenostrukturní analýzou, cryoelektronovou mikroskopií a dalšími metodami.
Anotace
Cílem přednášky je vysvětlení moderního pohledu na strukturu, dynamiku, funkci a evoluci nukleových kyselin (DNA a RNA), a jejich komplexů s ligandy a proteiny. Přednáška je pojata interdisciplinárně, a má ukázat na úlohu moderních fyzikálně chemických pohledů ve strukturní a molekulární biologii.
Značná pozornost je věnována molekulární biologii a evoluci molekul nukleových kyselin. Vzhledem k současnému vývoji oboru je těžiště přednášky věnováno molekulám RNA.
Důkladně je probírána struktura, funkce a evoluce ribosomu, nové poznatky kolem regulačních molekul RNA jako jsou RNA riboswitche a ribozymy (RNA katalýza), RNA interference, microRNA, splicing a spliceosom, a obecně nekódující regiony mRNA. Budou vysvětleny základní principy biomolekulárních strojů.
V oblasti DNA budou vysvětleny principy lokální konfirmační variability B-DNA, vazby DNA na nukleozom, a nejnovější poznatky o kvadruplexové DNA. Stručně budou zmíněny možnosti výpočetních metod v oblasti strukturní a molekulární biologie.