Laboratoř biomolekulárního rozpoznávání

Studujeme interakce podporující specifické rozpoznávání biomolekul s potenciálním diagnostickým, lékařským nebo biotechnologickým využitím.

Vedoucí laboratoře: prof. Ing. Bohdan Schneider, CSc., DSc.

Vlastní stránky Laboratoře biomolekulárního rozpoznávání https://biorecognition.structbio.org/index.html

 

Naším cílem je pochopit, jak biologické funkce souvisí se strukturami biomolekul a jejich interakcemi. Soustředíme se tedy na stanovení struktur biomolekul a dynamiku jejich chování. Studujeme specifické interakce mezi proteiny a mezi proteiny a DNA, tedy to, jak se rozpoznávají. V naší práci využíváme experimentálních a výpočetních metod proteinového inženýrství, strukturní biologie, bionformatiky a molekulárního modelování.

V laboratoři pracujeme na několika projektech:

  • Cytokiny. Studujeme vztahy mezi strukturou a funkcí cytokinů z rodiny Interleukinu 10.

Tyto signální proteiny a jejich receptory jsou důležité v imunitní odpovědi na virové a bakteriální infekce a chyby v regulaci těchto proteinů způsobují vážné autoimunitní a / nebo alergické zdravotní poruchy a mohou i podporovat vznik maligních poruch. Soustředíme se na strukturní aspekty cytokinových interakcí, určujeme jejich krystalové struktury a modifikujeme jejich molekuly tak, aby byly stabilnější. Aplikujeme také metody řízené evoluce (ribozomový a kvasinkový display) k vývoji nových proteinů vázajících specificky cytokiny FIL-10 nebo jejich receptory.

  • Bioinformatika. Laboratoř se zaměřuje na strukturní analýzu nukleových kyselin, DNA a RNA a na hydrataci proteinů a nukleových kyselin.

Nukleové kyseliny jsou strukturně plastické molekuly. Studovali jsme jejich strukturní polymorfismus prostřednictvím statistické analýzy struktur dinukleotidových stavebních bloků nukleových kyselin v tisících krystalových struktur. Nalezené klastry jsme roztřídili do tak zvaných strukturních tříd NtC a strukturní abecedy CANA. Práce jsou shrnuty v několika publikacích a výsledky jsou k dispozici na webových stránkách dnatco.org.

Hydratace. Voda v první hydratační vrstvě okolo aminokyselin v proteinech a dinukleotidů v DNA je dobře uspořádána. Struktura této první hydratační vrstvy závisí na struktuře biomolekuly a její sekvenci.

  • Jednovláknová DNA (ssDNA). Je známo, že ssDNA má důležité, ale do značné míry neznámé funkce v regulaci genomu. Studujeme jednu specifickou třídu bakteriálních ssDNA, tzv. Repetitivní Extragenní Palindromy (REP) a jejich přidružený enzym, tyrosin transposázu RAYT.
  • Dynamika biomolekul. Ve spolupráci s kolegy v infrastruktuře ELI-Beamlines používáme nejpokročilejší technologie fotonové fyziky a optiky pro studium dynamiky biomolekul v širokém rozmezí časů of femtosekund až po sekundy.

Spolupráce. Laboratoř je součástí Biotechnologického ústavu AV ČR se sídlem v centru BIOCEV. Účastníme se výzkumného programu „Strukturní biologie a proteinové inženýrství“ a aktivně pracujeme také na infrastrukturních projektech Instruct-ERIC a ELIXIR v komunitě 3D-Bioinfo.

 

 

Andersson Inger Agneta
Andrikopoulos Prokopios
Biedermannová Lada, RNDr., Ph.D.
Chaudhari Aditya Suresh
Fuertes Vives Gustavo
Herynek Štěpán, Mgr.
Huličiak Maroš, Mgr.
Janovská Markéta, Bc.
Kolářová Lucie, Ing.
Liu Yingliang
Mikulecký Pavel, RNDr., Ph.D.
Nečasová Iva, Mgr.
Pham Phuong Ngoc, Mgr.
Schneider Bohdan, prof. Ing., CSc., DSc.
Svoboda Jakub

2020

  • Andrikopoulos, P. C., Y. Liu, A. Picchiotti, N. Lenngren, M. Kloz, A. S. Chaudhari, M. Precek, M. Rebarz, J. Andreasson, J. Hajdu, B. Schneider and G. Fuertes (2020). "Femtosecond-to-nanosecond dynamics of flavin mononucleotide monitored by stimulated Raman spectroscopy and simulations." Phys Chem Chem Phys 22(12): 6538-6552.

  • Cerny, J., P. Bozikova, J. Svoboda and B. Schneider (2020). "A unified dinucleotide alphabet describing both RNA and DNA structures." Nucleic Acids Research.

2019

  • Fuertes, G., L. Nevola and S. Esteban-Martín (2019). Perspectives on drug discovery strategies based on IDPs. Intrinsically Disordered Proteins: 275-327.

  • Zahradnik, J., L. Kolarova, Y. Peleg, P. Kolenko, S. Svidenska, T. Charnavets, T. Unger, J. L. Sussman and B. Schneider (2019). "Flexible regions govern promiscuous binding of IL-24 to receptors IL-20R1 and IL-22R1." FEBS J 286(19): 3858-3873.

2018

  • Fuertes, G., N. Banterle, K. M. Ruff, A. Chowdhury, R. V. Pappu, D. I. Svergun and E. A. Lemke (2018). "Comment on "Innovative scattering analysis shows that hydrophobic disordered proteins are expanded in water"." Science 361(6405).

  • Palyzova, A., J. Zahradnik, H. Maresova, L. Sokolova, E. Kyslikova, M. Grulich, V. Stepanek, T. Rezanka and P. Kyslik (2018). "Potential of the strain Raoultella sp. KDF8 for removal of analgesics." Folia Microbiol (Praha) 63(3): 273-282.

  • Schneider, B., P. Boaeikova, I. Necasova, P. Cech, D. Svozil and J. Cerny (2018). "A DNA structural alphabet provides new insight into DNA flexibility." Acta Crystallogr D Struct Biol 74(Pt 1): 52-64.

  • Zahradnik, J., L. Kolarova, H. Parizkova, P. Kolenko and B. Schneider (2018). "Interferons type II and their receptors R1 and R2 in fish species: Evolution, structure, and function." Fish Shellfish Immunol 79: 140-152.

  • Zahradnik, J., P. Kolenko, A. Palyzova, J. Cerny, L. Kolarova, E. Kyslikova, H. Maresova, M. Grulich, J. Nunvar, M. Sulc, P. Kyslik and B. Schneider (2018). "The crystal structure of XdpB, the bacterial old yellow enzyme, in an FMN-free form." Plos One 13(4): e0195299.

  • Zahradnik, J., J. Nunvar, H. Parizkova, L. Kolarova, A. Palyzova, H. Maresova, M. Grulich, E. Kyslikova and P. Kyslik (2018). "Agrobacterium bohemicum sp. nov. isolated from poppy seed wastes in central Bohemia." Syst Appl Microbiol 41(3): 184-190.

2017

  • Cerny, J., B. Schneider and L. Biedermannova (2017). "WatAA: Atlas of Protein Hydration. Exploring synergies between data mining and ab initio calculations." Phys Chem Chem Phys 19(26): 17094-17102.

  • Schneider, B., P. Bozikova, P. Cech, D. Svozil and J. Cerny (2017). "A DNA Structural Alphabet Distinguishes Structural Features of DNA Bound to Regulatory Proteins and in the Nucleosome Core Particle." Genes (Basel) 8(10).

2016

  • Biedermannova, L. and B. Schneider (2016). "Hydration of proteins and nucleic acids: Advances in experiment and theory. A review." Biochim Biophys Acta 1860(9): 1821-1835.

  • Cerny, J., P. Bozikova and B. Schneider (2016). "DNATCO: assignment of DNA conformers at dnatco.org." Nucleic Acids Research 44(W1): W284-287.

  • Mikulecky, P., J. Zahradnik, P. Kolenko, J. Cerny, T. Charnavets, L. Kolarova, I. Necasova, P. N. Pham and B. Schneider (2016). "Crystal structure of human interferon-gamma receptor 2 reveals the structural basis for receptor specificity." Acta Crystallogr D Struct Biol 72(Pt 9): 1017-1025.

2015

  • Biedermannova, L. and B. Schneider (2015). "Structure of the ordered hydration of amino acids in proteins: analysis of crystal structures." Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 71(Pt 11): 2192-2202.

  • Bockova, M., T. Springer, I. Necasova, J. Nunvar, B. Schneider and J. Homola (2015). "Monitoring RAYT activity by surface plasmon resonance biosensor." Anal Bioanal Chem 407(14): 3985-3993.

  • Cerny, J., L. Biedermannova, P. Mikulecky, J. Zahradnik, T. Charnavets, P. Sebo and B. Schneider (2015). "Redesigning protein cavities as a strategy for increasing affinity in protein-protein interaction: interferon- gamma receptor 1 as a model." Biomed Research International 2015: 716945.

  • Craveur, P., A. P. Joseph, J. Esque, T. J. Narwani, F. Noel, N. Shinada, M. Goguet, S. Leonard, P. Poulain, O. Bertrand, G. Faure, J. Rebehmed, A. Ghozlane, L. S. Swapna, R. M. Bhaskara, J. Barnoud, S. Teletchea, V. Jallu, J. Cerny, B. Schneider, C. Etchebest, N. Srinivasan, J. C. Gelly and A. G. de Brevern (2015). "Protein flexibility in the light of structural alphabets." Front Mol Biosci 2: 20.

  • Charnavets, T., J. Nunvar, I. Necasova, J. Volker, K. J. Breslauer and B. Schneider (2015). "Conformational diversity of single-stranded DNA from bacterial repetitive extragenic palindromes: Implications for the DNA recognition elements of transposases." Biopolymers 103(10): 585-596.

2014

  • Kuchar, M., L. Vankova, H. Petrokova, J. Cerny, R. Osicka, O. Pelak, H. Sipova, B. Schneider, J. Homola, P. Sebo, T. Kalina and P. Maly (2014). "Human interleukin-23 receptor antagonists derived from an albumin-binding domain scaffold inhibit IL-23-dependent ex vivo expansion of IL-17-producing T-cells." Proteins 82(6): 975-989.

  • Nunvar, J., D. Elhottova, A. Chronakova, B. Schneider and I. Licha (2014). "Draft Genome Sequence of Stenotrophomonas maltophilia Strain 5BA-I-2, a Soil Isolate and a Member of a Phylogenetically Basal Lineage." Genome Announc 2(2).

  • Schneider, B., J. Cerny, D. Svozil, P. Cech, J. C. Gelly and A. G. de Brevern (2014). "Bioinformatic analysis of the protein/DNA interface." Nucleic Acids Research 42(5): 3381-3394.

  • Schneider, B., J. C. Gelly, A. G. de Brevern and J. Cerny (2014). "Local dynamics of proteins and DNA evaluated from crystallographic B factors." Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 70(Pt 9): 2413-2419.

2013

  • Cech, P., J. Kukal, J. Cerny, B. Schneider and D. Svozil (2013). "Automatic workflow for the classification of local DNA conformations." BMC Bioinformatics 14: 205.

  • Kratochvilova, I., M. Vala, M. Weiter, M. Sperova, B. Schneider, O. Pav, J. Sebera, I. Rosenberg and V. Sychrovsky (2013). "Charge transfer through DNA/DNA duplexes and DNA/RNA hybrids: complex theoretical and experimental studies." Biophys Chem 180-181: 127-134.

  • Mikulecky, P., J. Cerny, L. Biedermannova, H. Petrokova, M. Kuchar, J. Vondrasek, P. Maly, P. Sebo and B. Schneider (2013). "Increasing affinity of interferon-gamma receptor 1 to interferon-gamma by computer-aided design." Biomed Research International 2013: 752514.

  • Nunvar, J., I. Licha and B. Schneider (2013). "Evolution of REP diversity: a comparative study." Bmc Genomics 14: 385.

2011

  • Benda, L., B. Schneider and V. Sychrovsky (2011). "Calculating the response of NMR shielding tensor sigma(31P) and 2J(31P,13C) coupling constants in nucleic acid phosphate to coordination of the Mg2+ cation." J Phys Chem A 115(11): 2385-2395.

2010

  • Joseph, A. P., G. Agarwal, S. Mahajan, J. C. Gelly, L. S. Swapna, B. Offmann, F. Cadet, A. Bornot, M. Tyagi, H. Valadie, B. Schneider, C. Etchebest, N. Srinivasan and A. G. De Brevern (2010). "A short survey on protein blocks." Biophys Rev 2(3): 137-147.

  • Kratochvilova, I., T. Todorciuc, K. Kral, H. Nemec, M. Buncek, J. Sebera, S. Zalis, Z. Vokacova, V. Sychrovsky, L. Bednarova, P. Mojzes and B. Schneider (2010). "Charge transport in DNA oligonucleotides with various base-pairing patterns." J Phys Chem B 114(15): 5196-5205.

2009

  • Vokacova, Z., M. Budesinsky, I. Rosenberg, B. Schneider, J. Sponer and V. Sychrovsky (2009). "Structure and dynamics of the ApA, ApC, CpA, and CpC RNA dinucleoside monophosphates resolved with NMR scalar spin-spin couplings." J Phys Chem B 113(4): 1182-1191.