Computer modeling of the catalytic activity of coupled binuclear copper enzymes
| Název práce v češtině: | Počítačové modelování katalytické aktivity enzymů s dvěma ionty mědi v aktivním místě |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Computer modeling of the catalytic activity of coupled binuclear copper enzymes |
| Klíčová slova: | metaloenzymy, aktivní místa enzymů s dvěma spřaženými ionty mědi, ionty mědi, QM/MM výpočty, hydroxylace fenolů |
| Klíčová slova anglicky: | metalloenzymes, coupled binuclear copper active sites, QM/MM calculations, phenol hydroxylation |
| Akademický rok vypsání: | 2022/2023 |
| Typ práce: | diplomová práce |
| Jazyk práce: | angličtina |
| Ústav: | Katedra fyzikální a makromol. chemie (31-260) |
| Vedoucí / školitel: | prof. Mgr. Lubomír Rulíšek, DSc. |
| Řešitel: | skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd. |
| Datum přihlášení: | 20.10.2022 |
| Datum zadání: | 20.10.2022 |
| Datum potvrzení stud. oddělením: | 27.01.2023 |
| Datum odevzdání elektronické podoby: | 17.05.2024 |
| Datum proběhlé obhajoby: | 11.06.2024 |
| Oponenti: | RNDr. Martin Srnec, Ph.D., DSc. |
| Konzultanti: | Agnieszka Stańczak, Ph.D. |
| Zásady pro vypracování |
| Kvantová chemie Fyzikální chemie III - Molekulová struktura a spektroskopie Teoretické základy moderních spektroskopických metod Fyzikální chemie IV - Statistická termodynamika a molekulové simulace |
| Seznam odborné literatury |
| Edward I. Solomon, David E. Heppner, Esther M. Johnston, Jake W. Ginsbach, Jordi Cirera, Munzarin Qayyum, Matthew T. Kieber-Emmons, Christian H. Kjaergaard, Ryan G. Hadt, and Li Tian: Copper Active Sites in Biology. Chem. Rev. 2014, 114, 7, 3659–3853 Kipouros, I.; Stańczak, A.; Ginsbach, J. W.; Andrikopoulos, P. C.; Rulíšek, L.; Solomon, E. I.: Elucidation of the tyrosinase/O2/monophenol ternary intermediate that dictates the monooxygenation mechanism in melanin biosynthesis. Proc. Natl. Acad. Sci. 2022, 119, e2205619119. Stańczak, A.; Chalupský, J.; Rulíšek, L.; Straka, M.: Comprehensive Theoretical View of the [Cu2O2] Side-on-Peroxo-/Bis-μ-Oxo Equilibria. ChemPhysChem 2022, 23, e202200076. Kipouros, I.; Stańczak, A.; Culka, M.; Andris, E.; Machonkin, T. R.; Rulíšek, L.; Solomon. E. I.: Evidence for H-bonding interactions to the m-h2:h2-peroxide of oxy-tyrosinase that activate its coupled binuclear copper site. Chem. Commun. 2022, 58, 3913‑3916. |
| Předběžná náplň práce |
| Budou studovány reakční mechanismy vybraných metaloenzymů obsahujících dva ionty mědi v aktivním místě: katechol oxidázy a enzymu NspF. Ve spolupráci s kolegy ze Stanfordovy univerzity (skupina Prof. Somolona), kteří tyto systémy velmi pečlivě charakterizují pomocí spektroskopických metod, se budeme snažit vysvětlit rozdílnou chemoselektivitu těchto enzymů s téměř identickým aktivním místem. Získané poznatky významně prohloubí naše poznání v oblasti metaloenzymů, především jejich schopností katalyzovat rozdílné reakce použitím relativně omezeného počtu typů aktivních míst. |
| Předběžná náplň práce v anglickém jazyce |
| We will study reaction mechanisms of selected metalloenzymes containing two copper ions in the active site: catechol oxidase and NspF enzyme. In collaboration with colleagues from Stanford University (Prof. Somolon group), who characterize these systems by employing spectroscopic methods, we will try to explain the different chemoselectivity of these enzymes featuring almost identical active site. This knowledge will significantly deepen our understading of metalloenzymes, in particular their ability to catalyze different reactions using a relatively limited number of active sites. |