Evolution of protein-RNA and protein-cofactor interactions

• Název práce v češtině: Evoluce interakcí mezi proteiny a kofaktory/RNA
• Název v anglickém jazyce: Evolution of protein-RNA and protein-cofactor interactions
• Klíčová slova: proteinové knihovny, evoluce genetického kódu, reverzní evoluce
• Klíčová slova anglicky: Protein libraries, genetic code evolution, reverse evolution
• Akademický rok vypsání: 2019/2020
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra buněčné biologie (31-151)
• Vedoucí / školitel: Mgr. Klára Hlouchová, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 16.10.2019
• Datum zadání: 16.10.2019
• Datum odevzdání elektronické podoby: 14.03.2024
• Datum proběhlé obhajoby: 07.06.2024
• Oponenti: RNDr. Mgr. Martin Lepšík, Ph.D.
• Konzultanti: Mgr. Marian Novotný, Ph.D.

Předběžná náplň práce

Tato práce se bude zabývat evolucí genetického kódu a jejího vlivu na vlastnosti bílkovin. Zatímco pouze část současných kódovaných aminokyselin byla zřejmě přítomna během rané evoluce, prebiotické prostředí obsahovalo řadu dalších alfa-aminokyselin (které nejsou součástí dnešní proteinové abecedy).
Cílem tohoto projektu bude návrh a syntéza proteinů a proteinových knihoven z různých repertoárů aminokyselin tak, aby obsahovaly i některé z prebioticky nejhojnějších nekódovaných aminokyselin. Příprava těchto proteinů bude prováděna pomocí bezbuněčné exprese, která bude modifikována za tímto účelem.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

One of the biggest puzzles in protein evolution is the selection of its amino acid alphabet. Only about half of the canonical alphabet was available prebiotically while the evolutionary “late” amino acids developed through biosynthetic pathways or early life. At the same time, many other alpha-amino acids (that are not part of today’s protein alphabet) were available to use.
This project aims to explore the structure/function-forming potential of the proteinogenic and non-canonical yet prebiotically abundant amino acids (such as aminobutyric and diaminobutyric acid). An algorithm used in our group for design of random sequence protein libraries will be modified to design sequences incorporating unnatural amino acids, using codon reassignment. Commercial and home-made cell-free protein translation systems will be modified in collaboration with our international partners to allow for synthesis of such proteins and protein libraries. Finally, the structural and functional properties of such proteins will be analysed in our group.
The results of this project will provide structural and functional consequences of the most prebiotically abundant non-canonical amino acids and help elucidate the protein structure/function factors in the transitions of protein alphabet evolution.