velikost textu

Modelování vlivu složení fosfolipidové membrány na strukturu a dynamiku cytochromů P450.

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:
Modelování vlivu složení fosfolipidové membrány na strukturu a dynamiku cytochromů P450.
Název v angličtině:
Modeling of an influence of a phospholipid membrane composition on the structure and dynamics of cytochromes P450s.
Typ:
Bakalářská práce
Autor:
Bc. David Gücklhorn
Vedoucí:
Mgr. Petr Jeřábek, Ph.D.
Oponent:
Petr Kulhánek, Dr.
Id práce:
193192
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra biochemie (31-250)
Program studia:
Biochemie (B1406)
Obor studia:
Biochemie (BBIO)
Přidělovaný titul:
Bc.
Datum obhajoby:
5. 9. 2019
Výsledek obhajoby:
Velmi dobře
Jazyk práce:
Čeština
Klíčová slova:
cytochrom P450 1A2, molekulová dynamika, membránové proteiny
Klíčová slova v angličtině:
cytochrome P450 1A2, molecular dynamics, membrane proteins
Abstrakt:
Abstrakt Cytochrom P450 1A2 je jedním z nejdůležitějších enzymů podílejících se na biotransformaci xenobiotik v lidském těle. Jedná se o enzym ukotvený v membráně pomocí transmembránového α-helixu. Složení fosfolipidové membrány může mít vliv na strukturu a dynamiku tohoto enzymu. V této práci byl vytvořen optimalizovaný atomární model plnodélkového lidského cytochromu P450 1A2 v POPC (1,2-palmitoyl-oleoyl-sn-glycero-3- fosfocholin) membráně z krystalové struktury jeho katalytické domény. Pro sestavení a optimalizaci modelu, který obsahoval části, o nichž nejsou k dispozici žádné strukturní informace, bylo využito metod molekulové dynamiky. Výsledný model byl podroben detailní analýze své struktury a dynamiky a byl porovnán s analogickým modelem v DLPC (1,2- dilauroyl-sn-glycero-3-fosfocholin) membráně. Ukázalo se, že složení membrány zásadním způsobem ovlivňuje dynamiku transmembránové domény a její kontakt s katalytickou doménou. Tlustší POPC membrána měla za následek menší kontakt obou domén, což vedlo k částečnému vynoření katalytické domény z membrány. Zároveň bylo pozorováno pronikání zbytku kyseliny palmitové molekuly POPC do tunelu 2f v jedné z trajektorií. Součástí práce byla analýza přístupových tunelů do aktivního centra cytochromu P450 1A2 a vliv složení membrány na jejich dynamiku. V enzymu se otevíralo několik přístupových tunelů, které by mohly sloužit pro transport substrátů nebo produktů. Výrazně větší vliv na dynamiku enzymových tunelů než tloušťka membrány mělo pronikání řetězce zbytku mastné kyseliny do proteinu. Ukázalo se, že pronikání zbytku mastné kyseliny vede k otevření hned několika tunelů vedoucích do aktivního centra cytochromu P450 1A2. Charakter takto otevřených tunelů závisí na tom, do kterého tunelu zbytek mastné kyseliny proniká. Ukazuje se tedy, že tloušťka membrány může mít také vliv na strukturu a dynamiku katalytické domény a zároveň na dynamiku přístupových tunelů v lidském cytochromu P450 1A2.
Abstract v angličtině:
Abstract Cytochrome P450 1A2 is one the most important enzymes that take part in phase I of biotransformation of xenobiotics in human body. This enzyme is anchored in membrane via transmembrane α-helix. Composition of the phospholipid membrane can affect structure and dynamics of this enzyme. In this thesis optimized full-length all-atom model of cytochrome P450 1A2 in POPC (1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine) membrane was created based on crystal structure of catalytic domain of this enzyme. Methods of molecular dynamics were used for creation and optimization of the model which contained parts with unknown structure. The optimized model was subjected to thorough analysis of its structure and dynamics and compared to a similar model with DLPC (1,2-dilauroyl-sn-glycero-3- phosphocholine) membrane. The results show that the composition of the membrane significantly affects dynamics of transmembrane domain and its contact with catalytic domain. Usage of the thicker POPC membrane resulted in smaller contact between both domains which caused partial emergence of the catalytic domain from membrane. Penetration of palmitoyl chain of POPC into tunnel 2f was observed in one the trajectories. Analysis of pathways to active site of cytochrome P450 1A2 and the influence of the membrane composition on these pathways was also included in this thesis. During simulations several pathways that could transport substrates or products opened. However penetration of the palmitoyl chain had significantly bigger impact on dynamics of enzyme tunnels than thickness of the membrane. The penetration of fatty acid chain leads to opening of several tunnels to active site of human cytochrome P450 1A2. Localization of the tunnel that is being penetrated by the fatty acid chain determines which tunnels open as a result. Results show that the thickness of the membrane can also influence structure and dynamics of the catalytic domain and dynamics of tunnels to active site of human cytochrome P450 1A2.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Bc. David Gücklhorn 3.63 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Bc. David Gücklhorn 127 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Bc. David Gücklhorn 125 kB
Stáhnout Posudek vedoucího Mgr. Petr Jeřábek, Ph.D. 356 kB
Stáhnout Posudek oponenta Petr Kulhánek, Dr. 222 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby prof. RNDr. Petr Hodek, CSc. 153 kB
Stáhnout Errata Bc. David Gücklhorn 235 kB