Student využije metod molekulového modelování k pochopení reakčních mechanismů vybraných enzymů s potenciálním aplikačním výstupem. Vhodným předmětem studia mohou být glykosyltransferázy, což jsou různorodé enzymy katalyzující vznik glykosidické vazby mezi donorem cukru a akceptorem vedoucí ke vzniku oligosacharidů, glykoproteinů, glykolipidů apod. Kaskádu glykosyltransferáz využívají některé baktérie (např. Mycobacterium tuberculosis nebo Helicobacter pylori) k syntéze komplikované glykolipidové vrstvy chránící baktérii před vnějšími vlivy nebo přímo imunitním systémem. Narušení biosyntézy ochranné vrstvy tak představuje zajímavý farmakologický cíl.
Cílem studenta bude charakterizovat vybrané enzymy pomocí metod molekulového modelování s využitím hybridního kvantově/molekulárně mechanického přístupu (QM/MM) [1,2]. Připraví 3D strukturu enzymů, a nalezne jejich komplexy s nativními substráty. Vytvořené modely využije k nalezení nejpravděpodobnějšího reakčního mechanismu. Plně charakterizuje všechny tranzitní stavy mezi reaktanty a produkty reakce. Zhodnotí vliv aminokyselin na stabilizaci tranzitních stavů a meziproduktů katalyzované reakce. Stanoví rychlost určující krok a posoudí jeho vhodnost pro návrh mimetika tranzitního stavu, které by se tak mohlo stát základem nového typu léčiv (nové skupiny antibiotik v případě bakteriálních glykosyltransferáz).