2025-143-5

Sekvenčně závislá struktura a dynamika DNA s radiačním poškozením

Vedoucí práce: doc. Ing. Filip Lankaš, Ph.D.

Konzultant: -

Podstata a cíl práce

Genomická DNA je poškozována UV zářením, což vede k potenciálně nebezpečným mutacím. Organismy proto používají složité opravné mechanismy odstraňující poškozená místa. Velmi častým radiačním poškozením je 6-4 pyrimidin-pyrimidon (6-4 PP), chemická struktura vzniklá spojením sousedních bází dodatečnými kovalentními vazbami. Její vznik ovlivňuje lokální vlastnosti DNA, což umožňuje opravným proteinům toto poškození rozpoznat. Mechanismus rozpoznání však není v úplnosti pochopen, zejména není popsána jeho závislost na sekvenčním kontextu, v němž se 6-4 PP nachází. Cílem práce je popsat strukturu, dynamiku a mechanické vlastnosti DNA obsahující 6-4 PP ve všech kontextech, tj. obklopené všemi možnými kombinacemi sousedních bází. Rozsáhlé simulace molekulové dynamiky oligomerů DNA obsahujících 6-4 PP a referenční nepoškozené DNA poskytnou data k odhadu parametrů mechanických modelů, umožňujících popsat vliv poškození. Výsledky přispějí k lepšímu pochopení mechanismu rozpoznávání 6-4 PP a mohou být inspirací pro terapeutické strategie zaměřené na účinky této mutace.

Náplň činnosti studenta

Student provede rozsáhlé simulace molekulové dynamiky poškozené a intaktní DNA. Navrhne vhodný mechanický model (typicky půjde o popis poškození a okolní DNA jako soustavy interagujících tuhých tělěs reprezentujících báze a další rigidní chemické struktury), odhadne parametry modelu z dat molekulové dynamiky a užije model k návrhu možných mechanismů, kterými je poškození rozpoznáváno. Bude diskutovat biologické implikace zjištěných skutečností. Jde o práci na rozhraní strukturní bioinformatiky, biofyziky a molekulového modelování. Programovými nástroji, vedle standardního simulačního software, budou jazyky Python a Matlab.

Doplňující informace

Místo řešení: Ústav informatiky a chemie (143)

Téma je možné zvolit pro následující specializace