Structural studies od DNA binding proteins

• Název práce v češtině: Strukturní studie proteinů vážících DNA
• Název v anglickém jazyce: Structural studies od DNA binding proteins
• Klíčová slova: vazba DNA, modulace vazby DNA, RTG krystalografie, NMR, kryoelektronová mikroskopie
• Klíčová slova anglicky: DNA binding, modulation of DNA binding, X-ray crystallography, NMR, cryoelectron microscopy
• Akademický rok vypsání: 2019/2020
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra biochemie (31-250)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Pavlína Maloy Řezáčová, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 16.10.2019
• Datum zadání: 16.10.2019

Předběžná náplň práce

Náplní práce bude strukturní studie proteinů vážících DNA: (1) lidského enzymu cGAS a (2) transkripčních represorů z bakterie Bacillus subtilis. Cílem práce je získat strukturní informaci o vazbě DNA, která pomůže osvětlení biologické funkce a může sloužit k návrhu molekul modulujících DNA vazebnou funkci zkoumaných proteinů.
Enzym cGAS plní funkci cytosolického sensoru DNA, který aktivuje STING signální dráhu vrozené imunitní odpovědi. Po navázání dsDNA na cGAS enzym dochází k produkci cyklického GMP-AMP, sekundárního posla, jež se váže na adaptorový protein STING, což následně vede až k indukci exprese interferonů I. typu. Enzym cGAS tak hraje klíčovou roli v imunitní odpovědi na replikaci nitrobuněčných patogenů a buněčný stres. Strukturní studie napomohou racionálnímu návrhu inhibitorů cGAS. Tyto látky by mohli mít protizánětlivý účinek.
Bakteriální represory plní funkci molekulárních přepínačů: vazba efektorové molekuly moduluje jejich schopnost interagovat s DNA operátorem a tak je zapínána či vypínána transkripce genů. Většina transkripčních represorů, které se účastní regulace metabolických genů v bakterii Bacillus subtilis, náleží k jedné ze dvou velkých rodin: GntR nebo DeoR. V této práci bude pro strukturní studie vybráno několik represorů, jejichž funkce již byla charakterizována biochemickými a molekulárně biologickými metodami. Znalost 3D struktury represorů napomůže porozumění vztahu mezi jejich strukturou a funkcí a též pochopení molekulárního mechanismu, kterým jednotlivé represory vykonávají svou regulační funkci.
Ačkoli pro práci byly vybrány dva nepříbuzné DNA vázající proteiny (jeden lidský, druhý bakteriální), metodický přístup k získání jejich struktury bude podobný. Na obě problematiky budou využity techniky rekombinantní přípravy a purifikace proteinů, charakterizace vazby DNA a malých molekul (efektorů či inhibitorů), strukturní studie metodami RTG krystalografie, NMR či kryoelektronové mikroskopie. Prací na obou problematikách zvýší šance na úspěšné vyřešení struktury a zaručí proškolení studenta v různých metodách určení 3D struktury.
Práce bude probíhat na ÚOCHB, AV ČR.