Vývoj algoritmu pro predikci targetingu proteinů u Euglena gracilis

• Název práce v češtině: Vývoj algoritmu pro predikci targetingu proteinů u Euglena gracilis
• Název v anglickém jazyce: Development of an algorithm for prediction of protein targeting in Euglena gracilis
• Klíčová slova: Euglena gracilis, protein targeting, plastid, mitochondrion, algoritmus, programování, machine learning, umělá inteligence
• Klíčová slova anglicky: Euglena gracilis, protein targeting, plastid, mitochondrion, algorithm, programming, machine learning, artificial intelligence
• Akademický rok vypsání: 2020/2021
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra parazitologie (31-161)
• Vedoucí / školitel: doc. Mgr. Vladimír Hampl, Ph.D.

Seznam odborné literatury

1: Hammond MJ, Nenarokova A, Butenko A, Zoltner M, Dobáková EL, Field MC, Lukeš
J. A uniquely complex mitochondrial proteome from Euglena gracilis. Mol Biol
Evol. 2020 Mar 11:msaa061. doi: 10.1093/molbev/msaa061. Epub ahead of print.
PMID: 32159766.
2: Novák Vanclová AMG, Zoltner M, Kelly S, Soukal P, Záhonová K, Füssy Z,
Ebenezer TE, Lacová Dobáková E, Eliáš M, Lukeš J, Field MC, Hampl V. Metabolic
quirks and the colourful history of the Euglena gracilis secondary plastid. New
Phytol. 2020 Feb;225(4):1578-1592. doi: 10.1111/nph.16237. Epub 2019 Nov 4.
PMID: 31580486.

Předběžná náplň práce

Euglena gracilis obsahuje sekundární zelený plastid obalený třemi membránami. Mechanismus, jakým jsou proteiny určené k směrování do plastidu není úplně jasný, stejně jakou vlastní proces dopravy těchto proteinů přes obalové membrány. Je však zřejmé, že v první fázi jsou proteiny translokovány do ER, odkud jsou transportovány váčky do prostoru za první obalovou membránu plastidu. Dále je zřejmé, že pro transport do stromatu protein potřebuje dvojdílnou značku složenou ze signálního peptidu (určujícího translokaci do ER) a targetovacího peptidu (určujícího translokaci z ER do plastidu). V nedávné době se nám a našim kolegům podařilo experimentálně určit přibližné proteomy chloroplastu a mitochondrie. V souvislosti s plastidovým proteomem jsme charakterizovali rovněž vlastnosti N-terminálních peptidů věrohodných plastidových proteinů. Doba je tak zralá na to, abychom vyvinuli algoritmus, který by se na základě našich znalostí a pomocí tréninkové sady věrohodných plastidových a mitochondriálních proteinů naučil rozpoznávat plastidové, mitochondriální a ER targetované proteiny E. gracilis a implementovat ho do software s příjemným uživatelským rozhraním. Takový nástroj by pomohl zpřesnit proteomy organel E. gracilis and odhadnout organelární proteomy příbuzných euglen.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Euglena gracilis contains a secondary green plastid covered with three membranes. The mechanism by which proteins are targeted to plastid is not entirely clear, as is the actual process of transporting these proteins across envelope membranes. Clearly, in the first phase, the proteins are translocated to the ER, from where the vesicles are transported to space behind the first plastid envelope membrane. It is further apparent that for transport to the stroma, the protein needs a two-part label composed of a signal peptide (determining translocation to the ER) and a targeting peptide (determining translocation from the ER to the plastid). Recently, we and our colleagues have been able to experimentally determine the approximate proteomes of chloroplasts and mitochondria. In connection with the plastid proteome, we also characterized the properties of the N-terminal peptides of credible plastid proteins. The time is so mature to develop an algorithm that, based on our knowledge and using a training set of credible plastid and mitochondrial proteins, would learn how to recognize plastid, mitochondrial and ER-targeted proteins of E. gracilis and implement it in a software with a user-friendly interface. Such a tool would help to refine the proteomes of E. gracilis organelles and to estimate organellar proteomes in related euglenas.