Objasnění významu dynamických tunelů pro enzymatickou katalýzu: simulace a fluorescenční experimenty
Cíle projektu
Enzymy jsou velmi účinné a specifické přírodní katalyzátory. Jejich aktivní místa jsou často pohřbena uvnitř jejich středu a spojeny se solventem skrze transportní cesty – tunely. Geometrie, fyzykálně-chemické vlastnosti a dynamika tunelů určuje rychlost, s jakou se vyměňují ligandy mezi aktivním místem a solventem. Tento proces často limituje celkovou účinnost katalýzy. Cílem projektu je zavést nové metody ke studiu vlastností a dynamiky tunelů relevantních pro funkci enzymů. V rámci řešení projektu nejprve připravíme sadu simulací molekulové dynamiky enzymů, pro které jsou relevantní tunely známé. Následně vyvineme automatický postup a software schopný efektivně analyzovat dynamiku tunelů, které použijeme k analýze široké škály enzymů. Za účelem další validace postupu, vytvoříme nové fluorescenční techniky vhodné ke studiu relevance a dynamiky tunelů. Tyto analýzy rozšíří naše znalosti o vlastnostech tunelů, které řídí transportní procesy v enzymech. Shromážděné příklady umožní další výzkum zabývající se významem tunelů pro proteinové inženýrství a vývoj inhibitorů.
Klíčová slova
enzyme structuretunnelchannelgatetransport pathwaytransport processmolecular dynamicsmolecular simulationmolecular modelingmechanism of enzymatic reactionfluorescence spectroscopysingle molecule microsopyunnatural aminoacids
Veřejná podpora
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
Program
Standardní projekty
Veřejná soutěž
Standardní projekty 20 (SGA0201600001)
Hlavní účastníci
Masarykova univerzita / Přírodovědecká fakulta
Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v. v. i.Druh soutěže
VS - Veřejná soutěž
Číslo smlouvy
16-06096S
Alternativní jazyk
Název projektu anglicky
Elucidating the role of dynamic tunnels in enzyme catalysis: simulations and fluorescence experiments
Anotace anglicky
Enzymes are very efficient and specific natural catalysts. Their active site is often buried inside their core and connected to a solvent via transport pathways – tunnels. Geometry, physico-chemical properties and dynamics of tunnels determine the exchange rates of ligands between the active sites and a solvent that can often limit the overall catalytic efficiency. The project aims to establish new methods to study properties and dynamics of functionally relevant tunnels. First, we will generate molecular dynamics simulations of enzymes with known relevant tunnels. Then we will develop an automated protocol and software for a time-effective analysis of the tunnel dynamics and apply them on a wide range of enzymes. Novel fluorescence approaches to study tunnel relevance and dynamics will be established to provide additional validation of the protocol. Such analyses will expand our knowledge on properties of tunnels governing the transport processes in enzymes. Compiled cases will enable future studies on the role of tunnels in a protein engineering and inhibitor design.
Vědní obory
Kategorie VaV
ZV - Základní výzkum
CEP - hlavní obor
BO - Biofyzika
CEP - vedlejší obor
CF - Fyzikální chemie a teoretická chemie
CEP - další vedlejší obor
—
OECD FORD - odpovídající obory
(dle převodníku)10403 - Physical chemistry
10610 - Biophysics
Hodnocení dokončeného projektu
Hodnocení poskytovatelem
V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)
Zhodnocení výsledků projektu
Projekt se věnoval komplexnímu zkoumání struktury a dynamiky interních tunelů enzymů jak pomocí pokročilých metod in-silico biologie, tak pomocí fluorescenčních experimentů. Dosažené výsledky byly shrnuty ve 14 publikacích. Příkladem významného výsledku tohoto projektu je vytvoření webového serveru HotSpot Wizard 3.0, který slouží k počítačovému navrhování vhodných mutantních proteinů.
Termíny řešení
Zahájení řešení
1. 1. 2016
Ukončení řešení
31. 12. 2018
Poslední stav řešení
U - Ukončený projekt
Poslední uvolnění podpory
15. 6. 2018
Dodání dat do CEP
Důvěrnost údajů
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Systémové označení dodávky dat
CEP19-GA0-GA-U/01:1
Datum dodání záznamu
12. 6. 2019
Finance
Celkové uznané náklady
9 133 tis. Kč
Výše podpory ze státního rozpočtu
8 892 tis. Kč
Ostatní veřejné zdroje financování
241 tis. Kč
Neveřejné tuz. a zahr. zdroje finan.
0 tis. Kč
Základní informace
Uznané náklady
9 133 tis. Kč
Statní podpora
8 892 tis. Kč
97%
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
CEP
BO - Biofyzika
Doba řešení
01. 01. 2016 - 31. 12. 2018