Nástroj LoopGrafter

PLANAS IGLESIAS, Joan, Filip OPÁLENÝ, Pavol ULBRICH, Jan ŠTOURAČ, Zainab Kemi SANUSI, José Gaspar RANGEL PAMPLONA PIZARRO PINTO, A. SCHENKMAYEROVÁ, Jan BYŠKA, Jiří DAMBORSKÝ, Barbora KOZLÍKOVÁ a David BEDNÁŘ. Nástroj LoopGrafter. 2022.

Základní údaje

• Originální název: Nástroj LoopGrafter
• Název anglicky: LoopGrafter software tool
• Autoři: PLANAS IGLESIAS, Joan (724 Španělsko, domácí), Filip OPÁLENÝ (703 Slovensko, domácí), Pavol ULBRICH (703 Slovensko, domácí), Jan ŠTOURAČ (203 Česká republika, domácí), Zainab Kemi SANUSI (566 Nigérie, domácí), José Gaspar RANGEL PAMPLONA PIZARRO PINTO (620 Portugalsko, domácí), A. SCHENKMAYEROVÁ (703 Slovensko), Jan BYŠKA (203 Česká republika, domácí), Jiří DAMBORSKÝ (203 Česká republika, domácí), Barbora KOZLÍKOVÁ (203 Česká republika, domácí) a David BEDNÁŘ (203 Česká republika, garant, domácí).
• Vydání: 2022.

Další údaje

• Originální jazyk: čeština
• Typ výsledku: Projekty výzkumu a vývoje
• Obor: 10608 Biochemistry and molecular biology
• Stát vydavatele: Česká republika
• Utajení: není předmětem státního či obchodního tajemství
• WWW: URL
• Kód RIV: RIV/00216224:14310/22:00129627
• Organizační jednotka: Přírodovědecká fakulta
• Klíčová slova anglicky: EVOLUTION; DESIGN; SIMULATIONS; PREDICTION; MODEL

Anotace

Transplantace smyček mezi strukturně příbuznými proteiny je nadějná metoda ke zlepšení aktivity, specificity a stability proteinů a enzymů. Navzdory strukturní a funkční důležitosti smyčkových proteinových oblastí, v proteinovém inženýrství jsou však prozatím dostupné metody racionálního návrhu proteinů založené na smyčkách vzácné. Jedním ze specifických problémů souvisejících se smyčkovým inženýrstvím je jejich jedinečná dynamika, která jim umožňuje uplatňovat např. alosterickou kontrolu nad katalytickou funkcí enzymů. Když se tedy inženýrsky transplantují smyčky mezi dvěma různými proteiny, je třeba vzít v úvahu takovou dynamiku v kontextu proteinové struktury. Druhou praktickou výzvou je identifikace míst vhodných pro transplantaci, zjištění ideální délky přenášené smyčky apod. V Loschmidtových laboratořích MU vyvíjíme softwarový nástroj LoopGrafter, který specificky navádí proces roubování smyčky mezi strukturně příbuznými proteiny. Server poskytuje interaktivní postup krok za krokem, ve kterém může uživatel postupně identifikovat smyčky ve dvou vstupních proteinech, vypočítat jejich geometrie, posoudit jejich podobnosti a dynamiku a vybrat počet smyček k transplantaci. Vypočítají se všechny možné různé chimérické proteiny odvozené z jakéhokoli existujícího bodu rekombinace a pro každý z nich se zkonstruují a energeticky vyhodnotí 3D modely. Získané výsledky lze interaktivně vizualizovat v uživatelsky přívětivém grafickém rozhraní a stáhnout pro podrobné strukturální analýzy.

Anotace anglicky

Loop transplantation between structurally related proteins is a promising method to improve the activity, specificity and stability of proteins and enzymes. However, despite the structural and functional importance of looped protein regions, currently available loop-based rational protein design methods are scarce in protein engineering. One of the specific challenges related to loop engineering is their unique dynamics, which allows them to exert e.g. allosteric control over the catalytic function of enzymes. Thus, when loops between two different proteins are engineered to be transplanted, such dynamics must be taken into account in the context of the protein structure. The second practical challenge is the identification of sites suitable for transplantation, finding the ideal length of the transferred loop, etc. In Loschmidt's MU laboratories, we are developing a software tool called LoopGrafter, which specifically guides the loop grafting process between structurally related proteins. The server provides an interactive step-by-step procedure in which the user can sequentially identify loops in two input proteins, calculate their geometries, assess their similarities and dynamics, and select the number of loops to transplant. All possible different chimeric proteins derived from any existing recombination point are calculated and 3D models are constructed and energetically evaluated for each. The obtained results can be interactively visualized in a user-friendly graphical interface and downloaded for detailed structural analyses.

Návaznosti

• TP01010039, projekt VaV: Název: Posílení systému komercializace výsledků VaV na Masarykově univerzitě (Akronym: POSTKOM)

Investor: Technologická agentura ČR, Posílení systému komercializace výsledků VaV na Masarykově univerzitě, Podprogram 1