Zde se nacházíte: Biocev / Výzkumný program / Strukturní biologie a proteinové inženýrství

Strukturní biologie a proteinové inženýrství

Výzkumný záměr

1fg9_8

Hlavním cílem programu je výzkum nových biotechnologicky, diagnosticky a lékařsky důležitých biomolekul, proteinů a nukleových kyselin a jejich konstrukce nejmodernějšími technikami molekulární biologie a proteinového inženýrství. Strukturu a vlastnosti zkoumaných látek analyzujeme komplexními biofyzikálními metodami, například pomocí hmotnostní spektrometrie a krystalografie. Pochopení struktur studovaných biomolekul a jejich vzájemného působení nám pomáhá modifikovat je tak, aby se zvyšoval jejich žádoucí účinek a aby mohly být použity pro diagnostiku nemocí, jako léčiva, či jako pokročilé materiály.

Cíle

1fg9_2
  • Stanovení nových 3D struktur a charakterizace biofyzikálních vlastností biologicky důležitých proteinů a popis vztahů mezi jejich strukturou a aktivitou
  • Konstrukce a příprava nových proteinů, vyvinutých pro specifickou vazbu na biotechnologicky, diagnosticky a / nebo lékařsky důležité molekuly
  • Modifikace studovaných enzymů, která vede ke zlepšení jejich funkce, např. zvýšená teplotní stabilita nebo enzymatická účinnost
  • Vývoj nových metod hmotnostní spektrometrie, použití těchto metod k určení strukturních a topologických vlastností biomolekulárních systémů
  • Vysvětlení specificity interakce proteinů a DNA na atomové a submolekulární úrovni a modifikace proteinů a / nebo DNA molekul, ovlivňující specificitu jejich interakce
  • Bioinformatické nástroje a odborné znalosti k analýze sekvenčních a strukturních rysů studovaných biomolekul

Aplikační potenciál

Program otevírá významné možnosti pro aplikační výstupy. Například nově vyvinuté rekombinantní proteiny vážící se s vysokou účinností na jiné biomolekuly mohou působit jako nová léčiva proti autoimunitním onemocněním, virovým infekcím nebo rakovině, nebo mohou pomoci tyto choroby diagnostikovat. Přírodní látky budou modifikovány tak, aby působily jako antibiotika. Strukturní studium enzymů může být využitelné při zpracování odpadů, v „zelené“ energetice (biologické články), nebo při biotechnologickém zpracování potravin. Část programu, která je zaměřena na rozvoj robustních a citlivých metod hmotnostní spektrometrie k charakterizaci strukturních a topologických vlastností proteinů, umožní rychlou identifikaci a validaci biologických léčiv.

Vedoucí programu

doc. Ing. Bohdan Schneider, CSc., DSc.

05_Bohdan Schneider_02
  • doc. Ing. Bohdan Schneider, CSc., DSc.

  • Vedoucí výzkumného programu Strukturní biologie a proteinové inženýrství
  • Vedoucí skupiny Intermolekulární rozpoznávání proteinů a nukleových kyselin
  • +420 325 873 766
  • curriculum vitae

Profil

Bohdan Schneider pracuje na Biotechnologickém ústavu AV ČR, v. v. i., kde se zabývá proteinovým inženýrstvím a studiem struktury a dynamiky nukleových kyselin. Analýza strukturní variability páteře obou typů nukleových kyselin, DNA a RNA, vedla ke stanovení lokálních strukturních rodin těchto molekul. Ve spolupráci s kolegy využívá znalosti o strukturním chování nukleových kyselin k vývoji nových výpočetních metod interpretující data z krystalografických, NMR i dalších biofyzikálních měření. Aktivně se podílel na vývoji základních databází struktur biomolekul – Protein Databank a Nucleic Acid Database.

Více informací najdete na http://www.structbio.org/bs

Nejvýznamnější recentní výsledky

Biedermannova, L., Schneider, B. Structure of the ordered hydration of amino acids in proteins: analysis of crystal structures. Acta Crystallographica D (2015) 71:2192-202. doi: 10.1107/S1399004715015679. ISSN 1399-0047.

Cerny, J., Biedermannova, L., Mikulecky, P., Zahradnik, J., Charnavets, T., Sebo, P., Schneider, B. Redesigning protein cavities as a strategy for increasing affinity in protein-protein interaction. Interferon-γ receptor 1 as a model. BioMed Research International (2015) ID 716945. doi: 10.1155/2015/716945. eISSN 2314-6141.

Charnavets, T., Nunvar, J., Necasova, I., Volker, J., Breslauer, K. J., Schneider, B. Conformational diversity of single-stranded DNA from bacterial repetitive extragenic palindromes: Implications for the DNA recognition elements of transposases. Biopolymers (2015) 103(10): 585-596. doi: 10.1002/bip.22666. EISSN 1097-0282.

Schneider, B., Gelly, J.-Ch., de Brevern, A. G., Cerny, J. Local dynamics of proteins and DNA evaluated from crystallographic B-factors. Acta Crystallographica D (2014) 70: 2413-2419. doi: 10.1107/S1399004714014631. ISSN 1399-0047.

Schneider, B., Cerny, J., Cech, P., Svozil, D., Gelly, J.-Ch., de Brevern, A. G. Bioinformatic analysis of the protein/DNA interface. Nucleic Acids Research (2014) 42: 3381-3394. doi: 10.1093/nar/gkt1273. ISSN 0305-1048.

Cech, P., Kukal, J., Cerny, J., Schneider, B., Svozil, D. Automatic workflow for the classification of local DNA conformations. BMC Bioinformatics (2013) 14: 205. doi: 10.1186/1471-2105-14-205. ISSN 1471-2105.

Mikulecky, P., Cerny, J., Biedermannova, L., Petrokova, H., Kuchar, M., Vondrasek, J., Maly, P., Sebo, P., Schneider, B. Increasing affinity of interferon-γ receptor 1 to interferon-γ by computer-aided design. BioMed Research International (2013)  ID 752514. doi:10.1155/2013/752514.

Profil skupiny (mateřská instituce)

Výzkumné projekty

Kontakty

Biotechnologický ústav AV ČR, v.v.i. (BIOCEV)
Průmyslová 595
252 50 Vestec
Česká republika
+420 325 873 700 (sekretariát)