Struktura a dynamika nukleových kyselin
Vedoucí: prof. RNDr. Jiří Šponer, DrSc.
O nás
Naším hlavním vědeckým cílem je pochopení principů strukturní dynamiky, funkce a evoluce nukleových kyselin. K dosažení tohoto cíle využíváme portfolio moderních výpočetních metod aplikovaných na širokou škálu nukleových kyselin a jejich komplexů s proteiny. Náš výzkum je v současnosti zaměřen na atomistické molekulově dynamické simulace v explicitním solventu, včetně nejmodernějších metod vylepšeného vzorkování.
Výzkumná skupina DSDNA pracuje na Biofyzikálním ústavu AV ČR (Královopolská 135, Brno).
Vědecké zaměření
Mezi nedávno zodpovězené vědecké otázky a studované systémy patří průlomové simulace úplného procesu vazby protein-RNA komplexů (HuR RRM3 a SRSF1 RRM2), studie skládání DNA guaninových kvadruplexů, studie DNA Holliday junction, simulace skládání malých RNA motivů a strukturální dynamika rekurentních RNA motivů (např. duplexy, kink-turns, U-turns, tetrasmyčky, nekanonické páry bází). Kromě aplikace výpočetních metod pro studium různých biomolekulárních systémů se významně podílíme i na vývoji samotných metod, a to zejména zlepšováním silových polí pro simulace nukleových kyselin.
Naše výzkumná skupina disponuje vlastními superpočítači s dostatečným výkonem pro nejmodernější teoretický výzkum. V mnoha našich výzkumných tématech široce spolupracujeme se zahraničními experimentálními laboratořemi. Pro téma vzniku života, kde se snažíme pochopit vznik prvních molekul RNA na rané Zemi, máme také vlastní experimentální laboratoř.
Hlavní cíle
- Studium různorodých RNA a protein-RNA systémů
- Vývoj a zlepšování silových polí pro simulace nukleových kyselin
- Studium beztemplátové syntézy prvních molekul RNA na rané Zemi
- Studium základních principů skládání guaninových kvadruplexů
- Studium nekanonických motivů DNA (Holliday junction)
Vedeme experimentální studie možné syntézy prvních molekul RNA za prebioticky relevantních podmínek.
Náš výzkum komplexů protein-RNA nedávno vedl k první vizualizaci kompletního procesu vazby komplexu HuR RRM3. Přestože se někdy předpokládá, že interakce protein-RNA je jednoduchý on-off proces, naše studie prokázala, že je tato asociace strukturně velmi komplexní.
Vývoj metod a zdokonalování silových polí nukleových kyselin zůstává naší hlavní prioritou. Nedávno jsme identifikovali a opravili závažný problém spojený s interakcí 0BPh, která se běžně vyskytuje v duplexech A-RNA.
Členové týmu
- Vedoucí podskupiny: Miroslav Krepl, PhD; Vojtěch Mlýnský, PhD; Petr Stadlbauer, PhD; Judit E. Šponer, PhD
- PhD student: Remi Coulon, Zhengyue Zhang, Toon Lemmens
- Bc/Mgr student: Barbora Knappeová
