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. Online. 3rd ed. Hoboken, N.J.: John Wiley & Sons, 2008. xxx, 1099. ISBN 9780470233962. [citováno 2024-04-23] 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, podzim 2020, podzim 2021, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024.