Laboratoř biomolekulárního rozpoznávání

Studujeme interakce podporující specifické rozpoznávání biomolekul s potenciálním diagnostickým, lékařským nebo biotechnologickým využitím.

Vedoucí laboratoře: prof. Ing. Bohdan Schneider, CSc., DSc.

prof. Ing. Bohdan Schneider CSc., DSc.Vlastní stránky Laboratoře biomolekulárního rozpoznávání https://biorecognition.structbio.org/index.html

 

Naším cílem je pochopit, jak biologické funkce souvisí se strukturami biomolekul a jejich interakcemi. Soustředíme se tedy na stanovení struktur biomolekul a dynamiku jejich chování. Studujeme specifické interakce mezi proteiny a mezi proteiny a DNA, tedy to, jak se rozpoznávají. V naší práci využíváme experimentálních a výpočetních metod proteinového inženýrství, strukturní biologie, bionformatiky a molekulárního modelování.

V laboratoři pracujeme na několika projektech:

  • Cytokiny. Studujeme vztahy mezi strukturou a funkcí cytokinů z rodiny Interleukinu 10.

Tyto signální proteiny a jejich receptory jsou důležité v imunitní odpovědi na virové a bakteriální infekce a chyby v regulaci těchto proteinů způsobují vážné autoimunitní a / nebo alergické zdravotní poruchy a mohou i podporovat vznik maligních poruch. Soustředíme se na strukturní aspekty cytokinových interakcí, určujeme jejich krystalové struktury a modifikujeme jejich molekuly tak, aby byly stabilnější. Aplikujeme také metody řízené evoluce (ribozomový a kvasinkový display) k vývoji nových proteinů vázajících specificky cytokiny FIL-10 nebo jejich receptory.

  • Bioinformatika. Laboratoř se zaměřuje na strukturní analýzu nukleových kyselin, DNA a RNA a na hydrataci proteinů a nukleových kyselin.

Nukleové kyseliny jsou strukturně plastické molekuly. Studovali jsme jejich strukturní polymorfismus prostřednictvím statistické analýzy struktur dinukleotidových stavebních bloků nukleových kyselin v tisících krystalových struktur. Nalezené klastry jsme roztřídili do tak zvaných strukturních tříd NtC a strukturní abecedy CANA. Práce jsou shrnuty v několika publikacích a výsledky jsou k dispozici na webových stránkách dnatco.org.

Hydratace. Voda v první hydratační vrstvě okolo aminokyselin v proteinech a dinukleotidů v DNA je dobře uspořádána. Struktura této první hydratační vrstvy závisí na struktuře biomolekuly a její sekvenci.

  • Jednovláknová DNA (ssDNA). Je známo, že ssDNA má důležité, ale do značné míry neznámé funkce v regulaci genomu. Studujeme jednu specifickou třídu bakteriálních ssDNA, tzv. Repetitivní Extragenní Palindromy (REP) a jejich přidružený enzym, tyrosin transposázu RAYT.
  • Dynamika biomolekul. Ve spolupráci s kolegy v infrastruktuře ELI-Beamlines používáme nejpokročilejší technologie fotonové fyziky a optiky pro studium dynamiky biomolekul v širokém rozmezí časů of femtosekund až po sekundy.

Spolupráce. Laboratoř je součástí Biotechnologického ústavu AV ČR se sídlem v centru BIOCEV. Účastníme se výzkumného programu „Strukturní biologie a proteinové inženýrství“ a aktivně pracujeme také na infrastrukturních projektech Instruct-ERIC a ELIXIR v komunitě 3D-Bioinfo.