velikost textu

Modelling mechanical properties of RNA and DNA

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Modelling mechanical properties of RNA and DNA
Název v češtině:
Modelování mechanických vlastností RNA a DNA
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Tomáš Dršata
Školitel:
Ing. Filip Lankaš, CSc.
Oponenti:
Mgr. Pavel Banáš, Ph.D.
Ing. Bohdan Schneider, D.Sc. (Tech.), CSc., DSc.
Id práce:
130446
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra fyzikální a makromol. chemie (31-260)
Program studia:
Modelování chemických vlastností nano- a biostruktur (P1415)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
8. 12. 2016
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
Nucleic acid structure and stiffness, elastic properties, coarse-grained models, molecular dynamics simulations
Klíčová slova v angličtině:
Nucleic acid structure and stiffness, elastic properties, coarse-grained models, molecular dynamics simulations
Abstrakt:
Abstrakt Strukturní a mechanické vlastnosti nukleových kyselin hrají klíčovou roli v řadě biologických procesů i v oblasti nanotechnologií. Práce předkládá výsledky několika studií zaměřených na modelování těchto vlastností. Rozsáhlé simulace atomistické molekulové dynamiky (MD) jsou použity ke studiu strukturní dynamiky nukleových kyselin a k parametrizaci modelů jejich mechaniky. Používáme dva modely, které předpokládají deformační energii ve tvaru obecné kvadratické funkce vhodně zvolených vnitřních souřadnic, a liší se v úrovní rozlišení. První model je založen na popisu konformace na úrovni jednotlivých bází, zatímco druhý, hrubší model, je vhodný k popisu tuhosti vůči globálním deformacím v ohybu a celkové torzi. Tyto modely jsou využity ke studiu mechanických vlastností A-traktů v souvislosti s tvorbou smyček a lokalizací nukleosomů, k charakterizaci spřažených deformací v torzi a prodloužení helikální DNA a RNA, a k predikci změn ve vlastnostech poškozené DNA v souvislosti s procesem rozpoznání a oprav tohoto poškození. Kromě toho je představen návrh obecného modelu alosterických efektů v DNA, který je aplikován k predikci změn ve struktuře DNA způsobených vazbou ligandů do malého žlábku a ke studiu mechanismu alosterické regulace vazby dvou proteinů na DNA. Pečlivé srovnání našich výsledků s experimentálně dostupnými daty demonstruje všeobecnou spolehlivost použitého postupu a současných silových polí určených pro simulace nukleových kyselin. Získané výsledky by měly pomoci lépe pochopit vliv mechanických vlastností nukleových kyselin na jejich biologickou funkci a najít tak aplikaci např. při návrhu nových léčiv. Celkem tato práce vedla k 11 publikacím v impakto- vaných zahraničních časopisech. 1
Abstract v angličtině:
Abstract Structural and mechanical properties of nucleic acids play a key role in a wide range of biological processes, as well as in the field of nucleic acid nanotechnology. The thesis presents results of several studies focused on modelling these properties. Extensive unrestrained atomic-resolution molecular dynamics (MD) simulations are used to investigate structural dynamics of nucleic acids, and to parametrize their mechanical models. The deformation energy is assumed to be a general quadratic function of suitably chosen internal coordinates. Two types of models are employed which differ in the level of coarse- graining. The first one is based on the description of conformation at the level of individual bases and the second, coarser one is used to study global bending and twisting flexibility. The models are applied to explain mechanical properties of A-tracts in the context of DNA looping and nucleosome positioning, to characterize twist-stretch cou- pled deformations in DNA and RNA, and to predict changes in the properties of damaged DNA that are likely to be relevant for damage recognition and repair. Besides that, we propose a general model of DNA allostery, applied to study the effect of minor groove binding of small ligands and the allosteric coupling between proteins mediated by the DNA. A careful comparison of our results with available exper- imental data demonstrates the general reliability of contemporary nu- cleic acid force fields and the adopted modeling approach. Our results should help to better understand the role of mechanical properties of nucleic acids in their biological function with potential application in the development of new drugs. The work presented in the thesis resulted in 11 publications in impacted international journals. 1
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Tomáš Dršata 51.28 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Tomáš Dršata 37 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Tomáš Dršata 38 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Tomáš Dršata 10.13 MB
Stáhnout Posudek oponenta Mgr. Pavel Banáš, Ph.D. 154 kB
Stáhnout Posudek oponenta Ing. Bohdan Schneider, D.Sc. (Tech.), CSc., DSc. 574 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 628 kB