|
|
|
||
|
Poslední úprava: RNDr. Nataša Šebková, Ph.D. (24.10.2019)
přeměnit chemickou energii a Brownův pohyb na řízený pohyb? V tomto kurzu prozkoumáme fascinující svět makromolekulárních proteinových sestav, které vytvářejí síly a pohyb uvnitř buněk - svět mobilní stroje. Budeme studovat mechanistické principy fungování těchto strojů. Studium betonu příklady, naším cílem je poskytnout přehled o současném pochopení toho, jak je pohyb v buňkách generován na a molekulární úroveň. Kurz je zaměřen zejména na pokročilé vysokoškolské studenty (3. - 5. ročník) rok). |
|
||
|
Poslední úprava: RNDr. Nataša Šebková, Ph.D. (26.08.2019)
Purcell, Life at low Reynolds number, American Journal of Physics 45, 3 (1977) Hepp et al, Kinetics of DNA uptake during transformation provide evidence for a translocation ratchet mechanism. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016;113(44):12467-12472. Stewart, Ratcheting mRNA out of the Nucleus. Mol Cell 2007, 25:327-330 Okamoto et al, The protein import motor of mitochondria: a targeted molecular ratchet driving unfolding and translocation. EMBO J. 2002 Jul 15; 21(14): 3659–3671. Dogterom et al, Measurement of the Force-Velocity Relation for Growing Microtubules. Science 1997, 278: 856-860 Powers et al. The Ndc80 Kinetochore Complex Forms Load-Bearing Attachments to Dynamic Microtubule Tips via Biased Diffusion. Cell (2009), 136(5), 865–875. Theriot et al. The rate of actin-based motility of intracellular Listeria monocytogenes equals the rate of actin polymerization. Nature. 1992; 357(6375):257-60. Svitkina. The Actin Cytoskeleton and Actin-Based Motility. Cold Spring Harb Perspect Biol 2018; 10:a018267 Svoboda et al. (1994). Force and velocity measured for single kinesin molecules. Cell, 77(5), 773–784. Schnitzer et al. (1997). Kinesin hydrolyses one ATP per 8-nm step. Nature, 388(6640), 386–390. Rice et al. (1999). A structural change in the kinesin motor protein that drives motility. Nature, 402(6763), 778–784. Sozański et al. (2015). Small Crowders Slow Down Kinesin-1 Stepping by Hindering Motor Domain Diffusion. Physical Review Letters, 115(21), 197–5. Brunnbauer et al. (2012). Torque Generation of Kinesin Motors Is Governed by the Stability of the Neck Domain. Molecular Cell, 46(2), 147–158. Kapitein et al. The bipolar mitotic kinesin Eg5 moves on both microtubules that it crosslinks. Nature. 2005 May 5;435(7038):114-8. Fink et al. The mitotic kinesin-14 Ncd drives directional microtubule-microtubule sliding. Nat Cell Biol. 2009 Jun;11(6):717-23. Urnavicius et al. (2018). Cryo-EM shows how dynactin recruits two dyneins for faster movement. Nature, 554(7691), 202–206. Kodera et al. Video imaging of walking myosin V by high-speed atomic force microscopy. Nature. 2010, 468(7320):72-6. Noji et al. (1997). Direct observation of the rotation of F1-ATPase. Nature, 386(6622), 299–302. Sowa et al, Direct observation of steps in rotation of the bacterial flagellar motor Nature, 2005, 437(7060), 916-919 Roux, et al. (2006). GTP-dependent twisting of dynamin implicates constriction and tension in membrane fission. Nature, 441(7092), 528–531. Smith et al. (2001). The bacteriophage straight phi29 portal motor can package DNA against a large internal force. Nature, 413(6857), 748–752. Lansky et al. (2015). Diffusible crosslinkers generate directed forces in microtubule networks. Cell, 160(6), 1159–1168. Hilitski et al. (2015). Measuring Cohesion between Macromolecular Filaments One Pair at a Time: Depletion-Induced Microtubule Bundling. Physical Review Letters, 114(13), 138102–6. Braun et al. (2016). Entropic forces drive contraction of cytoskeletal networks. BioEssays, 38(5), 474–481 Braun, et al. (2017). Changes in microtubule overlap length regulate kinesin-14-driven microtubule sliding. Nature Chemical Biology, 13(12), 1245–1252. Cheffings et al. (2016). Actomyosin Ring Formation and Tension Generation in Eukaryotic Cytokinesis. Current Biology, 26(15), R719–R737. Furuta et al. (2013). Measuring collective transport by defined numbers of processive and nonprocessive kinesin motors. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 110(2), 501–506. Woodruff et al. (2017). The Centrosome Is a Selective Condensate that Nucleates Microtubules by Concentrating Tubulin. Cell, 169(6), 1066–1071 Hyman et al. (2014). Liquid-Liquid Phase Separation in Biology. Annual Review of Cell and Developmental Biology, 30(1), 39–58. Winkelman et al. (2016). Fascin- and alpha-Actinin-Bundled Networks Contain Intrinsic Structural Features that Drive Protein Sorting. Current Biology, 26(20), 2697–2706.
|
|
||
|
Poslední úprava: RNDr. Nataša Šebková, Ph.D. (24.10.2019)
Vyžaduje se 70% účast a aktivní účast na diskusích. Kurz bude zakončen ústní zkouškou / diskusí. Jazykem kurzu bude angličtina. |
|
||
|
Poslední úprava: RNDr. Nataša Šebková, Ph.D. (24.10.2019)
Co je to celulární stroj? Co dělají? - biomolekulární agregáty vytvářející práci a pohyb - sebestavení a vznik (včetně biologických a nebiologických příkladů) - jak můžeme tyto stroje vizualizovat a prozkoumat? - měření souboru vs. jednotlivé molekuly - zavedení základních experimentálních metod s jednou molekulou: zobrazování jedné molekuly a optická pinzeta
• Život na nízkém Reynoldsově čísle - základní pojmy mechaniky: síla, trajektorie, rychlost, tření ... - různé faktory jsou relevantní v různých měřítcích - co je důležité na stupnici mikrometrů / nanometrů? - tepelný pohyb, difúze - přehnané systémy - chůze v hurikánu, plavání v melasě
Další čtení: Purcell, Life at Low Reynolds number, American Journal of Physics 45, 3 (1977)
• Tepelné ráčny - (makroskopická) rohatka a práce - reakční kinetika, rychlosti zapnutí a vypnutí - tepelná ráčna - rohatková difúze - příklady: translokace proteinů a nukleových kyselin přes póry
Další čtení: Hepp a kol., Kinetika absorpce DNA během transformace poskytuje důkaz pro translokační rohatkový mechanismus. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016; 113 (44): 12467-12472. Stewart, Ratcheting mRNA z Nucleus. Mol Cell 2007, 25: 327-330 Okamoto et al, Protein importující motor mitochondrie: cílená molekulární ráčna, která řídí rozvinutí a translokaci. EMBO J. 2002 15. července; 21 (14): 3659–3671.
• Generování síly dynamikou vlákna - mikrotubulární dynamická nestabilita - aktinová dynamika - síla generovaná rostoucí nebo zmenšující se špičkou mikrotubule - síla generovaná aktinovou polymerizací - aktinové komety
Další čtení: Dogterom et al, Měření vztahu síly a rychlosti pro pěstování mikrotubulů. Science 1997, 278: 856-860 Powers a kol. Komplex Ndc80 Kinetochore tvoří nosné přílohy k dynamickým mikrotubulárním špičkám prostřednictvím zkreslené difúze. Cell (2009), 136 (5), 865–875. Theriot a kol. Míra pohyblivosti na základě aktinu u intracelulárních Listeria monocytogenes se rovná rychlosti aktinové polymerizace. Příroda. 1992; 357 (6375): 257-60. Svitkina. Actinův cytoskelet a motin na bázi aktinů. Cold Spring Harb Perspect Biol 2018; 10: a018267
• Cytoskeletální molekulární motory - ATP hydrolytický cyklus - pohyb páky páky a difuzní vyhledávání - měření síly, zastavení síly - zpracovatelnost - kinesin-1, kinesin-5, kinesin-14, příklady dyneinu, film myosinu AFM
Další čtení: Svoboda et al. (1994). Síla a rychlost měřená pro jednotlivé molekuly kinezinu. Cell, 77 (5), 773–784. Schnitzer a kol. (1997). Kinesin hydrolyzuje jeden ATP na krok 8 nm. Nature, 388 (6640), 386–390. Rice a kol. (1999). Strukturální změna motorického proteinu kinesinu, která řídí motilitu. Nature, 402 (6763), 778–784. Sozański a kol. (2015). Malé Crowders zpomalují Kinesin-1 Stepping tím, že brání difúze motorové domény. Physical Review Letters, 115 (21), 197–5. Brunnbauer a kol. (2012). Generování kinezových motorů v kroutícím momentu je řízeno stabilitou krční domény. Molecular Cell, 46 (2), 147–158. Kapitein a kol. Bipolární mitotický kinesin Eg5 se pohybuje na obou mikrotubulích, které zesíťuje. Příroda. 5. května 2005; 435 (7038): 114-8. Fink a kol. Mitotický kinesin-14 Ncd řídí směrové mikrotubule-mikrotubule klouzání. Nat Cell Biol. 2009 Jun; 11 (6): 717-23. Urnavicius et al. (2018). Cryo-EM ukazuje, jak dynactin přijímá dva dyneiny pro rychlejší pohyb. Nature, 554 (7691), 202–206. Kodera a kol. Videozáznam chůzi myosinu V pomocí vysokorychlostní mikroskopie atomové síly. Příroda. 2010, 468 (7320): 72-6.
• Ostatní molekulární motory - Bakteriální bičíkový motor, ATP syntáza - rotační motory - dynamin - kroucení motoru - virové motory pro balení DNA |