Charakterizace strukturních vlastností a stability DNA vlásenek pomocí NMR spektroskopie

• Název práce v češtině: Charakterizace strukturních vlastností a stability DNA vlásenek pomocí NMR spektroskopie
• Název v anglickém jazyce: Structural properties and stability of DNA hairpins characterized by NMR spectroscopy
• Klíčová slova: NMR, DNA, vlásenka, CArG box
• Klíčová slova anglicky: NMR, DNA, hairpin, CArG box
• Akademický rok vypsání: 2014/2015
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra fyziky nízkých teplot (32-KFNT)
• Vedoucí / školitel: Mgr. Václav Římal, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 11.11.2014
• Datum zadání: 18.11.2014
• Datum potvrzení stud. oddělením: 12.01.2015
• Datum a čas obhajoby: 08.09.2016 00:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 28.07.2016
• Datum odevzdání tištěné podoby: 28.07.2016
• Datum proběhlé obhajoby: 08.09.2016
• Oponenti: Mgr. Pavel Srb, Ph.D.
• Konzultanti: prof. RNDr. Helena Štěpánková, CSc.

Zásady pro vypracování

1. Seznámit se se základy NMR spektroskopie a naučit se obsluhovat spektrometr vysokého rozlišení.
2. Změřit dvourozměrná korelační spektra NOESY vybraných oligodeoxynukleotidů při zvolené teplotě.
3. Analyzovat změřená NOESY spektra s ohledem na možný vznik vlásenek v roztoku, charakterizovat výrazné strukturní prvky a interpretovat rezonance ve spektrech 1H NMR.
4. Změřit teplotní závislosti jednorozměrných 1H spekter a vyhodnotit je z hlediska stability přítomných strukturních útvarů a jejich částí.

Seznam odborné literatury

G. M. Blackburn a kol., Nucleic Acids in Chemistry and Biology (vybrané kapitoly), The Royal Society of Chemistry, Cambridge, 2006.
P. J. Hore, Nuclear Magnetic Resonance, Oxford University Press, Oxford, 1995.
V Římal, H. Štěpánková, J. Štěpánek, Analysis of temperature dependent spectra with asymmetrical two-site chemical exchange, Concept Magn. Reson. A 38A (2011), 117-127.
B. Řezáčová, Strukturní flexibilita regulačního segmentu DNA, diplomová práce. MFF UK, Praha 2009.

Vybraný soubor původních prací z odborných periodik.

Předběžná náplň práce

Transkripční elementy jsou úseky DNA, na něž se váží proteiny, zvané transkripční faktory, které svojí přítomností vyznačují místo začátku transkripce a spouštějí, případně regulují aktivitu RNA polymeráz. Dosud není jasný mechanismus, jak transkripční faktory dokážou rozpoznat cílové místo DNA (jim příslušný transkripční element), na který se mají navázat. Jedním z význačných transkripčních faktorů je „serum response factor“ (SRF), který se váže na „serum response element“ (SRE).
Z teplotních závislostí spekter UV absorpce SRE byla zjištěna tvorba nějaké stabilní struktury, která se rozpadá až při relativně vysokých teplotách. Jako nejpravděpodobnější interpretace se jeví možná schopnost obou řetězců SRE vytvořit vlásenku. Existence strukturního útvaru se dvěma vlásenkami proti sobě by mohla být velmi zajímavým vysvětlení dějů týkajících se interakce SRE a SRF.
Cílem této diplomové práce bude na základě série NMR experimentů na vybraných sekvencích modelových úseků DNA vyhodnotit jejich strukturní a termodynamické vlastnosti.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Transcription elements are DNA segments where trascription factors (proteins regulating transcription of NDA into RNA) bind. The recognition mechanism is still not fully understood. UV absorption measurements of a transcription element called "serum response element" (SRE) has shown that SRE adopts a very stable structure. It has been suggested that both strands probably can form DNA hairpins, which could lead into a conformation with two hairpins opposing each other. Such a cruciform motif would be a large step towards explanation of the interaction between SRE and its binding protein.
In this thesis, structural and thermodynamic properties of hairpin forming model DNA sequences will be analysed on the basis of various NMR experiments.