C7925 Struktura a dynamika nukleovych kyselin

Přírodovědecká fakulta
podzim 2013
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Doporučované ukončení: zk. Jiná možná ukončení: k.
Vyučující
prof. RNDr. Jiří Šponer, DrSc. (přednášející)
Mgr. Naděžda Špačková, Ph.D. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Jiří Šponer, DrSc.
Národní centrum pro výzkum biomolekul - Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Jiří Šponer, DrSc.
Dodavatelské pracoviště: Národní centrum pro výzkum biomolekul - Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
St 14:00–15:50 BFU
Předpoklady
Předběžné vědomosti nejsou nutné.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
předmět má 10 mateřských oborů, zobrazit
Cíle předmětu
Předmět poskytne základní znalosti struktury, dynamiky a funkce nukleových kyselin (DNA a RNA). Základem je vysvětlení nejmodernějších experimentálních poznatků založených na rentgenostrukturní analýze, NMR a strukturní bionformatice. Dále budou objasněny moderní metody teoretické a výpočetní chemie. Předmětu poskytne celkový přehled oboru a na vybraných příkladech (lokální konformační variabilita B-DNA, nekanonické formy DNA, interakce DNA s léčivy, struktura a funkce ribosomu, strukturní dynamika mRNA, RNA enzymy, úloha molekul DNA a RNA na různých úrovních exprese genomu) vysvětlí význam znalosti strukturní dynamiky nukleových kyselin v biologii a chemii.

Po absolvování kurzu by student měl být schopen
- popsat strukturu, dynamiku a funkci DNA a RNA
- charakterizovat různé typy a strukturní motivy DNA a RNA
- vysvětlit základní principy počítačových metod užívaných při studiu biomolekul
- pochopit úlohu nukleových kyselin v biologii a chemii
Osnova
  • 1. Historie výzkumu struktury, význam studia struktury a dynamiky, funkce nukleových kyselin. Definice pojmů pro nukleové kyseliny: báze, nukleosidy, nukleotidy, rozdíl DNA x RNA.
  • 2. Úloha molekulových interakcí v biomolekulách, energie, volná energie a kinetika.
  • 3. Schémata číslování atomů, popis struktury pomocí torzních úhlů, konformace cukru, glykosidická vazba. Interní x kartézské souřadnice, helikální parametry x torzní úhly.
  • 4. Různá párování bází, konformační polymorfismus (A, B, Z formy, lokální struktury). Víceřetězcové struktury.
  • 5. Síly stabilizující NK: H--vazby, stacking, vliv iontů, vody.
  • 6. Nekanonické struktury NK: DNA --- triplexy, kvadruplexy, křížové formy. RNA ribozymy, ribozomy. Modifikované NK.
  • 7. Interakce: NK a voda, NK a léčiva, NK a proteiny. Vyšší organizace DNA --- supercoilling, chromatin.
  • 8. Výzkum struktury NK: RTG krystalografie, NMR spektroskopie, CD spektroskopie. Databáze struktur: NDB, PDB. Prohledávání podle různých kritérií, strukturní analýza na základě experimentálních dat.
  • 9. Výpočetní metody – molekulové simulace a kvantová chemie.
  • 10. Lokální konformační variace DNA.
  • 11. Strukturní variabilita kvadruplexů.
  • 12. Vývoj léčiv interagujících s DNA.
  • 13. Struktura, dynamika a funkce ribosomu.
  • 14. Struktura, dynamika a regulační funkce mRNA
  • 15. RNA katalýza.
  • 16. Prebiotická chemie RNA.
Literatura
  • VOET, Donald, Judith G. VOET a Charlotte W. PRATT. Principles of biochemistry. 3rd ed. Hoboken, N.J.: John Wiley & Sons, 2008. xxx, 1099. ISBN 9780470233962. info
Výukové metody
Přednášky, diskuze, praktické ukázky.
Metody hodnocení
2h přednáška. Zkouška bude probíhat ústní formou na základě předem stanovených tématických otázek.
Informace učitele
Předpoklady pro úspěšné zakončení předmětu:
- ústní zkouška
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, podzim 2010 - akreditace, jaro 2004, jaro 2005, jaro 2006, jaro 2007, podzim 2007, podzim 2008, podzim 2009, podzim 2010, podzim 2011, podzim 2011 - akreditace, podzim 2012, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2019.