Melting of a methylated CpG-containing DNA double helix

• Název práce v češtině: Tání dvoušroubovice DNA obsahující methylovaný CpG motiv
• Název v anglickém jazyce: Melting of a methylated CpG-containing DNA double helix
• Klíčová slova: DNA, 5-methylcytosin, NMR
• Klíčová slova anglicky: DNA, 5-methylcytosine, NMR
• Akademický rok vypsání: 2017/2018
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra fyziky nízkých teplot (32-KFNT)
• Vedoucí / školitel: Mgr. Václav Římal, Ph.D.
• Řešitel: Mgr. Hana Bušková - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 30.10.2017
• Datum zadání: 30.10.2017
• Datum potvrzení stud. oddělením: 28.11.2017
• Datum a čas obhajoby: 03.09.2018 09:30
• Datum odevzdání elektronické podoby: 20.07.2018
• Datum odevzdání tištěné podoby: 20.07.2018
• Datum proběhlé obhajoby: 03.09.2018
• Oponenti: doc. RNDr. Lenka Hanyková, Dr.
• Konzultanti: prof. RNDr. Josef Štěpánek, CSc.

Zásady pro vypracování

Seznámit se se základy NMR spektroskopie a naučit se obsluhovat spektrometr vysokého rozlišení.
Změřit teplotní závislosti jednorozměrných spekter 1H roztoků s různými koncentracemi vybraného selfkomplementárního oligodeoxynukleotidu.
Analyzovat změřená spektra s ohledem na termodynamiku rozpadu dvoušroubovice.
Interpretovat koncentračně závislé výsledky.

Seznam odborné literatury

Římal, V.; Štěpánková, H.; Štěpánek, J. Analysis of NMR Spectra in Case of Temperature-Dependent Chemical Exchange Between Two Unequally Populated Sites. Concepts in Magnetic Resonance Part A 2011, 38A, 117–127.
Římal, V., NMR studium lokální strukturní stability v molekule DNA, diplomová práce. MFF UK, Praha 2009.
Blackburn, G. M., a kol., Nucleic Acids in Chemistry and Biology (vybrané kapitoly), The Royal Society of Chemistry, Cambridge, 2006.
Hore, P. J., Nuclear Magnetic Resonance, Oxford University Press, Oxford, 1995.
Günther, H., NMR Spectroscopy: Basic principles, concepts, and applications in chemistry (vybrané kapitoly), John Wiley & Sons Ltd, Chichester, 1995.

Předběžná náplň práce

Deoxyribonukleová kyselina (DNA) hraje ústřední roli v biochemických dějích probíhajících v živých organismech. Slouží především jako úložiště dědičné informace. Epigenetické prvky, jako například methylace DNA, prostřednictvím interakcí s bílkovinami (proteiny) ovlivňují míru aktivity jednotlivých genů.

Úseky DNA obsahující ve své sekvenci cytosin následovaný guaninem (CpG motiv) vykazují řadu nezvyklých vlastností, které souvisejí zejména se stabilitou dvoušroubovice. Methylace cytosinu v CpG motivech je velmi důležitým přirozeným regulátorem aktivity jednotlivých genů. Předchozí experimenty jaderné magnetické rezonance (NMR) ukázaly, že uvnitř určitých sekvencí dochází k dosud neidentifikovanému strukturnímu přechodu, který je viditelný právě jen uvnitř CpG motivu. Není však zatím zřejmé, jde-li o změnu konformace dvoušroubovice, či se jedná o jinou změnu prostorového uspořádání komplexu.

NMR je unikátní experimentální metoda umožňující detailní studium stability a flexibility DNA na úrovni jednotlivých bází. Cílem této práce je pomocí koncentračně závislých NMR experimentů v širokém rozsahu teplot navrhnout termodynamický model vysvětlující pozorované odchylky od dvoustavového procesu.