CS | en

Vyhledávání

Celý intranet Aktuální oblast


Důležité odkazy

dulezite-biocev.pngdulezite-avcr.pngdulezite-ov.pngdulezite-tvt.png

Laboratoř strukturní biologie

 

cyril-barinka.jpg 
 
Vedoucí:
RNDr. Cyril Bařinka, Ph.D.
 
Vědecké zaměření
Laboratoř strukturní biologie (LSB) vznikla v březnu 2010 a naše činnost je směrována do oblasti strukturní biologie (rentgenostrukturní analýzy) a charakterizace vztahů mezi strukturou a funkcí medicínsky významných proteinů. Hlavními směry našeho výzkumu jsou:

1.   Glutamát karboxypeptidasa II (GCPII) – strukturní charakterizace a vývoj nových ligandů a technik cílených na GCPII a její ortology/paralogy.
Lidská glutamátkarboxypeptidasa II (GCPII, E.C. 3.4.17.21) patří do rodiny metaloproteáz, které pro svou aktivitu vyžadují přítomnost dvou iontů zinku v aktivním centru. GCPII je v současnosti testována jako terapeutický cíl v experimentálních modelech neurodegenerativních onemocnění a také jako diagnostický marker rakoviny prostaty v klinické praxi.
 
Cílem našeho výzkumu je objasnit mechanizmy fungování GCPII jak ve zdravém organizmu, tak při patologických stavech, včetně neurodegenerativních poruch a nádorových onemocnění. Více než 40 krystalových struktur uložených v databázi RSCB, které byly vytvořeny s naším přispěním, slouží jako základ rozsáhlého programu zaměřeného na racionální návrh nových nízkomolekulárních inhibitorů GCPII. Mimo těchto projektů se ve spolupráci s předními laboratořemi v Německu a USA aktivně angažujeme ve vývoji látek odvozených od Anticalinů, které mohou být využitelné při detekci nádorů prostaty. Mimo aplikovaného výzkumu se věnujeme důkladnějšímu porozumění základních funkcí GCPII ve zdravém organizmu, včetně neprobádaných funkcí GCPII jako signalizační molekuly nebo chaperonu. K tomuto studiu využíváme mimo lidských a myších modelů také modely C.elegans a kvasinek.

2.   Histon deacetylasy (HDACs) – charakterizace vztahu struktura-funkce a rentgenostrukturní analýza
Acetylace na postranním řetěci lysine hraje klíčovou roli v celé řadě fyziologických drah a tento reverzibilní proces je regulován protichůdně působícími histon acetyltransferasami (HATs) a histon deacetylasami (HDACs). V současnosti je identifikováno 18 lidských HDACs, které jsou na základě sekvenční homologie rozděleny do čtyř tříd. Naše laboratoř se zabývá studiem zástupců rodiny IIb (HDAC6 a HDAC10) a rodiny IV (HDAC11). Naší snahou je popsat molekulární mechanizmy fungování těchto zajímavých hydroláz a k tomuto účelu využíváme širokou paletu technik od molekulárně biologických přístupů přes biochemické a enzymologické techniky až po sofistikované fyzikálně-chemické metody.

Laboratoř rovněž aktivně spolupracuje dalšími vědeckými skupinami a při společných projektech využíváme portfolio metod, které jsou v naší laboratory zavedené. Mezi tyto techniky patří heterologní exprese proteinů v nejrůznějších systémech (E.coli, K.lactis, P.pastoris, hmyzí S2 a Hi5 buňky, savčí buňky), enzymatická a fyzikálně-chemická charakterizace purifikovaných proteinů, včetně robotického testování krystalizačních podmínek a řešení krystalových struktur cílových molekul.

                                                                                                                  

Výzkumný projekt BIOCEV - Identifikace molekulárních cílů rakovinných léčiv
V projektu jsou detailně studovány struktury komplexů proteinů s nízkomolekulárními léčivy a ligandy, např. komplexy glutamát karboxypeptidázy II (důležitý marker tumoru prostaty a cíl zobrazovacích metod u neurodegenerativních onemocnění). Několik členů rodiny histon deacetylázy je studováno jako markery leukemií a pevných nádorů.
Cíle:
  • Strukturní charakterizace komplexů proteinů s léčivy
  • Racionální návrhy účinnějších ligandů a inhibitorů
  • Získání expertízy v oblasti navrhování a identifikaci biologik

                                                                                                                  

Vybrané publikace
Alquicer, G., Sedlak, D., Byun, Y., Pavlicek, J., Stathis, M., Rojas, C., Slusher, B., Pomper, M. G., Bartunek, P., Barinka, C. Development of a high-throughput fluorescence polarization assay to identify novel ligands of glutamate carboxypeptidase II. Journal of Biomolecular Screening, 17: 1030-1040, 2012. ISSN 1087-0571.

Pavlicek, J., Ptacek, J., Barinka, C. Glutamate Carboxypeptidase II: An Overview of Structural Studies and Their Importance for Structure-Based Drug Design and Deciphering the Reaction Mechanism of the Enzyme. Current Medical Chemistry, 19: 1300-1309,  2012. ISSN 0929-8673.

Barinka, C., Rojas, C., Slusher, B., Pomper, M. Glutamate Carboxypeptidase II in Diagnosis and Treatment of Neurologic Disorders and Prostate Cancer. Current Medical Chemistry, 19: 856-870, 2012. ISSN 0929-8673.
 
Plechanovova, A., Byun, Y., Alquicer, G., Skultetyova, L., Mlcochova, P., Nemcova, A., Kim, H.-J., Navratil, M., Mease, R., Lubkowski, J., Pomper, M., Konvalinka, J., Rulisek, L., Barinka, C. Novel Substrate-Based Inhibitors of Human Glutamate Carboxypeptidase II with Enhanced Lipophilicity. Journal of Medicinal Chemistry, 54: 7535-7546, 2011. ISSN 0022-2623.
 
Zhang, A. X., Murelli, R. P., Barinka, C., Michel, J., Cocleaza, A., Jorgensen, W. L., Lubkowski, J., Spiegel, D. A. A remote arene-binding site on prostate specific membrane antigen revealed by antibody-recruiting small molecule. Journal of the American Chemical Society, 132: 12711-12716, 2010. ISSN 0002-7863.