Laboratoř struktury a funkce biomolekul

Aplikace strukturních a biofyzikálních technik na enzymy, receptory a bakteriální transkripční systém.

Vedoucí laboratoře: Ing. Jan Dohnálek, Ph.D.

Vlastní stránky Laboratoře struktury a funkce biomolekul - https://sites.google.com/site/pragueprotein/

Funkce biologických makromolekul (proteinů, nukleových kyselin a komplexů) je úzce spojena s jejich prostorovou strukturou. V naší laboratoři určujeme 3D struktury těchto molekul, a to pomocí fyzikálních metod. Naším cílem je objasnit roli konkrétních makromolekul v jejich přirozeném prostředí, v buňce, tkáni a v organizmu. Proto 3D strukturu doplňujeme dalšími experimenty. Tam, kde je to možné, snažíme se o možné využití našich výsledků v biomedicíně či v biotechnologických aplikacích.

Cílové molekulární systémy

Zabýváme se vztahem struktury a funkce nových enzymů nebo enzymů, které se dají novým způsobem využít. Jsou to např. nukleázy nespecifické vzhledem k cukrům, oxidoreduktázy závislé na iontech kovů, oxidoreduktázy závislé na flavinu a proteázy. Většina projektů je cílena na možné aplikace (např. v potravinářském průmyslu, textilním průmyslu nebo při recyklaci odpadu), některé mají potenciál pro využití v lékařství. Spolupracujeme např. s dánskou firmou Novozymes A/S a s laboratoří Petry Lipovové z VŠCHT v Praze.

Dále jsme zapojeni ve výzkumu přirozených zabíječských buněk, zvláště jejich povrchových receptorů, a to ve spolupráci s Ondřejem Vaňkem z PřF Univerzity Karlovy. Studujeme strukturní vlastnosti těchto receptorů a zvláště způsob, jakým mezi sebou vytvářejí komplexy. Zaměřujeme se na receptory ze savčích imunitních systémů, jejichž porozumění je důležité pro léčbu rakoviny a virových infekcí.

Mechanismy bakteriální transkripce z hlediska vztahu struktura-funkce jsou předmětem naší spolupráce s Liborem Krásným (Mikrobiologický ústav AV ČR). Tyto výsledky mohou být využity v boji proti bakteriálním patogenům.

Používané metody

  • Rekombinantní produkce studovaných proteinů, jejich purifikace a charakterizace
  • Rtg. krystalografie, kryo-elektronová mikroskopie, maloúhlový rozptyl rtg. záření (SAXS)
  • Biofyzikální techniky
  • Spektroskopické metody

Pro krystalizaci biomolekul a měření rtg. difrakce využíváme vybavení Centra molekulární struktury v našem ústavu, zejména difraktometr D8 Venture s galiovým zdrojem rtg. záření (MetalJet). Pro měření SAXS experimentů využíváme další špičkové vybavení našeho ústavu: přístroj SAXSPoint 2.0 se zdrojem rtg. záření MetalJet a detektorem Eiger. Náročnější experimenty jsou prováděny na evropských zdrojích synchrotronového záření.

Vývoj nových metod, výuka a služby centra pro strukturní biologii

Věnujeme se též vývoji krystalografických metod (krystalizace, zpracování dat, řešení fázového problému, upřesňování struktur, validace modelů) a výuce na pražských univerzitách (zaměření na strukturní metody).

Od roku 2008 jsme se podíleli na návrhu Centra molekulární struktury BTÚ AV ČR v Biocevu. Od roku 2015 přispíváme k zajištění jeho financování, provozu, modernizaci a zapojení do České infrastruktury pro strukturní biologii a do evropské infrastruktury Instruct-ERIC.

Další informace:
https://sites.google.com/site/structuregallery/
https://sites.google.com/site/pragueprotein/

Adámková Kristýna, Ing.
Dohnálek Jan, Ing., Ph.D.
Dušková Jarmila, Mgr., Dr.
Hašek Jindřich, RNDr., DrSc.
Husťáková Blanka, Bc.
Kolenko Petr, doc. Ing., Ph.D.
Kovaľ Tomáš, Mgr., Ph.D.
Malý Martin, Ing.
Skálová Tereza, RNDr., Ph.D.
Strnad Michal, Ing.
Stránský Jan, Ing., Ph.D.
Trundová Mária, Mgr., Ph.D.
Švecová Leona, Ing.

 

2019

  • Koval, T., L. Svecova, L. H. Ostergaard, T. Skalova, J. Duskova, J. Hasek, P. Kolenko, K. Fejfarova, J. Stransky, M. Trundova and J. Dohnalek (2019). "Trp-His covalent adduct in bilirubin oxidase is crucial for effective bilirubin binding but has a minor role in electron transfer." Scientific Reports 9: 13.

  • Kovaľ, T., P. Sudzinová, T. Perháčová, M. Trundová, T. Skálová, K. Fejfarová, H. Šanderová, L. Krásný, J. Dušková and J. Dohnálek (2019). "Domain structure of HelD, an interaction partner of Bacillus subtilis RNA polymerase." FEBS Letters 593(9): 996-1005.

  • Kovaľová, T., T. Kovaľ, E. Benešová, P. Vodičková, V. Spiwok, P. Lipovová and J. Dohnálek (2019). "Active site complementation and hexameric arrangement in the GH family 29; a structure–function study of α-l-fucosidase isoenzyme 1 from Paenibacillus thiaminolyticus." Glycobiology 29(1): 59-73.

  • Kuban, V., P. Srb, H. Stegnerova, P. Padrta, M. Zachrdla, Z. Jaseňáková, H. Šanderová, D. Vítovská, L. Krásný, T. Kovaľ, J. Dohnálek, J. Ziemska-Legiecka, M. Grynberg, P. Jarnot, A. Gruca, M. R. Jensen, M. Blackledge and L. Zidek (2019). "Quantitative Conformational Analysis of Functionally Important Electrostatic Interactions in the Intrinsically Disordered Region of Delta Subunit of Bacterial RNA Polymerase." Journal of the American Chemical Society 141(42): 16817-16828.

  • Sechovcová, H., L. Kulhavá, K. Fliegerová, M. Trundová, D. Morais, J. Mrázek and J. Kopečný (2019). "Comparison of enzymatic activities and proteomic profiles of Butyrivibrio fibrisolvens grown on different carbon sources." Proteome Science 17:2: 1-12.

  • Skalová, T., A. Lengalová, J. Dohnálek, K. Harlos, P. Mihalcin, P. Kolenko, M. Stranava, J. Bláha, T. Shimizu and M. Martínková (2019). "Disruption of the dimerization interface of the sensing domain in the dimeric heme-based oxygen sensor AfGcHK abolishes bacterial signal transduction " Journal of Biological Chemistry.

  • Tishchenko, G., Morganti, P., Stoller, M., Kelnar, I., Mikešová, J., Kovářová, J., Hašek, J., Kužel, R., Netopilík, M., Kaprálková, L., Špírková, M., Pavlova, E., Chánová, E., Brožová, L., Pekárek, M., Kobera, L., Sedláková, Z., Kubies, D. (2019). Chitin nanofibrils-chitosan composite films: characterization and properties. Bionanotechnology to save the environment. Plant and fishery's biomass as alternative to petrol. P. Morganti. Basel: 191-226.

2018

  • Trundová, M., T. Kovaľ, R. J. Owens, K. Fejfarová, J. Dušková, P. Kolenko and J. Dohnálek (2018 ). "Highly stable single-strand-specific 3′-nuclease/nucleotidase from Legionella pneumophila." International Journal of Biological Macromolecules 114: 776-787.

  • Kovaľ, T. and J. Dohnálek (2018). "Characteristics and application of S1-P1 nucleases in biotechnology and medicine." Biotechnology Advances 36(3): 603-612.

  • Malý, M., T. Skálová, L. Švecová, J. Dohnálek, J. Bláha, O. Vaněk, K. Harlos and P. Kolenko (2018). "Paired refinement: Impact of reintegration and rescaling. ." Sborník Osmé Studentské vědecké konference fyziky pevných látek FJFI ČVUT, 17.- 21. 9. 2018, Sedliště: 8-10.

  • Podzimek, T., T. Přerovská, J. Šantrůček, T. Kovaľ, J. Dohnálek, J. Matoušek and P. Lipovová (2018). "N-glycosylation of tomato nuclease TBN1 produced in N. benthamiana and its effect on the enzyme activity." Plant Science 276: 152-161.

  • Švecová, L., T. Skálová, T. Kovaľ, L. H. Østergaard, P. Kolenko, M. Malý and J. Dohnálek (2018). "Thermal stability of FAD-dependent oxidoreductase CtAO from thermophilic fungus Chaetomium thermophilum." Sborník Osmé Studentské vědecké konference fyziky pevných látek FJFI ČVUT, 17.- 21. 9. 2018, Sedliště: 5-7.

  • Tishchenko, G., P. Morganti, M. Stoller, I. Kelnar, J. Mikešová, J. Kovářová, J. Hašek, R. Kužel, M. Netopilík, L. Kaprálková, M. Špírková, E. Pavlová, E. Chanová, L. Brožová, M. Pekárek, L. Kobera, Z. Sedláková and D. Kubies (2018). "Chitin Nanofibrils-Chitosan CompositeFilms: Characterization and Properties." Bionanotechnology to Save the Environment. Plant and Fishery’s Biomass as Alternative to Petrol;

  • Pierfrancesco Morganti, Ed.; MDPI: Basel, Switzerland, 2018; Page Range. ISBN 978-3-03842-692-9: 191-226.

  • 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., 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.

2017

  • Malý, M., J. Dušková, L. H. Østergaard, J. Stránský, L. Švecová, P. Kolenko and J. Dohnálek (2017). "Difrakční limit v makromolekulární krystalografii. ." Sborník Sedmé Studentské vědecké konference fyziky pevných látek FJFI ČVUT, 18.- 22. 9. 2017, Sedliště: 50-52.

  • Stranava, M., P. Man, T. Skálová, P. Kolenko, J. Bláha, V. Fojtíková, V. Martínek, J. Dohnálek, A. Lengalová, M. Rosůlek, T. Shimizu and M. Martínková (2017). "Coordination and redox state-dependent structural changes of the heme-based oxygen sensor AfGcHK associated with intraprotein signal transduction." Journal of Biological Chemistry 292(51): 20921-20935.

  • Švecová, L., T. Koval, T. Skálová, L. H. Østergaard and J. Dohnálek (2017). "Spektroskopické studie bilirubin oxidázy a jejího mutantu. ." Sborník Sedmé Studentské vědecké konference fyziky pevných látek FJFI ČVUT, 18.- 22. 9. 2017, Sedliště: 47-49.

2016

  • Agirre, J., A. Ariza, W. A. Offen, J. P. Turkenburg, S. M. Roberts, S. McNicholas, P. V. Harris, B. McBrayer, J. Dohnálek, K. D. Cowtan, G. J. Davies and K. S. Wilson (2016). "Three-dimensional structures of two heavily N-glycosylated Aspergillus sp. family GH3 beta-D-glucosidases." Acta crystallographica. Section D, Structural biology 72(Pt 2): 254-265.

  • Dohnálek, J., McAuley, K. E., Brzozowski, A. M., Ostergaard, P. R., Svendsen, A., Wilson, K. S. (2016). Stabilization of enzymes by metal binding: structures of two alkalophilic Bacillus subtilases and analysis of the second metal-binding site of the subtilase family. Understanding Enzymes: Function, Design, Engineering and Analysis. A. Svendsen. Singapore, Pan Stanford Publishing Pte. Ltd.: 203-265.

  • Fejfarová, K., A. Kádek, H. Mrázek, J. Hausner, V. Tretyachenko, T. Kovaľ, P. Man, J. Hašek and J. Dohnálek (2016). "Crystallization of nepenthesin I using a low-pH crystallization screen." Acta Crystallographica Section F-Structural Biology Communications 72: 24-28.

  • Koval, T., L. H. Ostergaard, J. Lehmbeck, A. Norgaard, P. Lipovova, J. Duskova, T. Skalova, M. Trundova, P. Kolenko, K. Fejfarova, J. Stransky, L. Svecova, J. Hasek and J. Dohnalek (2016). "Structural and Catalytic Properties of S1 Nuclease from Aspergillus oryzae Responsible for Substrate Recognition, Cleavage, Non-Specificity, and Inhibition." Plos One 11(12): 25.

  • Malý, M., J. Dušková, Ø. L. H, J. Stránský, L. Švecová, P. Kolenko and J. Dohnálek (2016). "Optimalizace parametrů zpracování difrakčních dat oxidázy z Microdochium nivale." Sborník  Šesté Studentské vědecké konference fyziky pevných látek FJFI ČVUT, 27.6 - 1. 7. 2016, Sedliště: 5-9.

  • 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.

  • Stránský, J., L. Švecová, P. Kolenko and J. Dohnálek (2016). "Analýza vlivu expozice na difrakční data a model struktury proteinu." Sborník  Šesté Studentské vědecké konference fyziky pevných látek FJFI ČVUT, 27.6 - 1. 7. 2016, Sedliště: 10-15.

2015

  • Pekarova, M., A. Koudelka, H. Kolarova, G. Ambrozova, A. Klinke, A. Cerna, J. Kadlec, M. Trundova, L. Sindlerova Svihalkova, R. Kuchta, Z. Kuchtova, A. Lojek and L. Kubala (2015). "Asymmetric dimethyl arginine induces pulmonary vascular dysfunction via activation of signal transducer and activator of transcription 3 and stabilization of hypoxia-inducible factor 1-alpha." Vascular Pharmacology 73: 138-148.

  • Skalova, T., J. Blaha, K. Harlos, J. Duskova, T. Koval, J. Stransky, J. Hasek, O. Vanek and J. Dohnalek (2015). "Four crystal structures of human LLT1, a ligand of human NKR-P1, in varied glycosylation and oligomerization states." Acta Crystallographica Section D-Structural Biology 71: 578-591.

  • Stransky, J., T. Koval, T. Podzimek, A. Tycova, P. Lipovova, J. Matousek, P. Kolenko, K. Fejfarova, J. Duskova, T. Skalova, J. Hasek and J. Dohnalek (2015). "Phosphate binding in the active centre of tomato multifunctional nuclease TBN1 and analysis of superhelix formation by the enzyme." Acta Crystallographica Section F-Structural Biology Communications 71: 1408-1415.

  • Stránský, J. and J. Dohnálek (2015). "Zanedbávaný parametr difrakcního experimentu: expozicní cas." Sborník Páté Studentské vědecké konference fyziky pevných látek FJFI ČVUT, 14. - 19. 9. 2015, Byňov 22-27.

  • Švecová, L., T. Koval, T. Skálová, L. H. Østergaard and J. Dohnálek (2015). "Krystalová struktura Bilirubin oxidázy z Myrothecium verrucaria s ligandem v aktivním místě. ." Sborník Páté Studentské vědecké konference fyziky pevných látek FJFI ČVUT, 14. - 19. 9. 2015, Byňov: 28-32.

2014

  • Mikešová, J., J. Hašek, G. Tishchenko and P. MorganticaInstitute (2014). "Rheological study of chitosan acetate solutions containing chitinnanofibrils." Carbohydrate Polymers 112: 753-757.

  • Stránský, J. and J. Dohnálek (2014). "Optimalizace parametrů pro řešení fázového problému metodou S-SAD." Sborník Čtvrté Studentské vědecké konference fyziky pevných látek FJFI ČVUT, 23. - 27. 6. 2014, Penzion Kamínek: 67-72.

2013

  • Skalova, T., P. Kolenko, J. Duskova, T. Koval, J. Hasek, J. Stransky and J. Dohnalek (2013). "NK receptors and ligands with C-type lectine-like fold: Structure and function." Acta Crystallographica a-Foundation and Advances 69: S302-S302.

GAČR: GA20-12109S, Dohnálek: Unikátní mykobakteriální transkripční systém: složení, struktura a funkce. 2020-2022.

MŠMT: LM2018127, Dohnálek: Česká infrastruktura pro integrativní strukturní biologii. 2020-2022.

GAČR: GA18-10687S, Skálová: Nové ligandy pro staré receptory lidských NK buněk: struktura, uspořádání v imunologické synapsi a potenciál pro terapii. 2018-2020.

MŠMT: LM2015043, Dohnálek: Česká infrastruktura pro integrativní strukturní biologii. 2016-2019.

GAČR: GA15-05228S, Dohnálek: Určení buněčné role HelD, nového vazebného partnera bakteriální RNA polymerázy. 2015-2017.

MŠMT (program INGO II): LG14009, Dohnálek: Struktura a funkce proteinů pro biotechnologie a vývoj léčiv. 2014-2016.

GAČR: GAP302/11/0855, Dohnálek: RNA polymeráza: Průsečík regulačních sítí. 2011-2014.