Laboratoř biochemie proteinů s technologickým potenciálem

Proteiny hrají významnou roli v živém světě. Jejich rozmanitost je obrovská a fascinující. V naší laboratoři se zabýváme komplexním studiem proteinů. Zajímá nás především vztah mezi strukturou a katalytickou aktivitou enzymů, hledáme nové proteiny, se zajímavými vlastnostmi, optimalizujeme produkci rekombinantních proteinů a vyvíjíme nové metody molekulárního modelování s cílem simulovat pomalé a výpočetně náročné děje, jakými jsou například sbalování proteinů nebo interakce proteinů s ligandy.

Aktuálně řešené projekty

Molekulární modelování

Pomocí počítačových simulací je možné studovat dynamické chování proteinů, sacharidů a dalších biomolekul a jejich komplexů. Zásadní nevýhodou těchto metod je jejich výpočetní náročnost. Kvůli ní je možné simulovat pouze nano- nebo mikrosekundová měřítka. Abychom mohli studovat děje, které probíhají v delších časových měřítkách, je nutné použít speciální simulační metody. V naší skupině používáme metadynamiku a další metody a snažíme se přispět k jejich rozvoji, například zapojením umělých neuronových sítí.

Chladově aktivní enzymy

Enzymy z organismů žijících v permanentně chladných prostředích (např. horské a polární oblasti) mají významně vyšší aktivitu při nízkých teplotách ve srovnání s enzymy z meso- a termofilních zdrojů. Tato vlastnost z nich činí zajímavé biokatalyzátory pro aplikace při nízkých teplotách. V naší skupině studujeme chladově aktivní glykosidasy (konkrétně chitinasy, celulasy, amylasy a β-galaktosidasy), které mají potenciál při využití v papírenském, potravinářském nebo farmaceutickém průmyslu.

Enzymy s terapeutickým potenciálem

Asparaginasy nalezly uplatnění v medicíně při léčbě akutní myeloidní leukémie. Využívá se zde jejich přirozené schopnosti štěpit L-asparagin, který následně schází nádorovým buňkám, v důsledku čehož je zastavena biosyntéza proteinů a dochází k apoptóze. Zdravé buňky jsou schopné si L-asparagin syntetizovat díky přítomnosti L-asparaginsynthetasy, a proto tímto typem léčby nejsou zasaženy. V současné době jsou v praxi využívány preparáty obsahující rekombinantní L-asparaginasu z bakterií E. coli a Dickeya dadantii, nicméně aplikace obou těchto preparátů s sebou nese řadu komplikací, a proto je nutné hledat jiné zdroje L-asparaginas s vhodnějšími vlastnostmi pro klinickou aplikaci.
 

Antarktický krill je příkladem organismu, který se evolučně přizpůsobil náročným životním podmínkám a vytvořil si velmi efektivní systém trávicích enzymů. Efektivita těchto enzymů spočívá v synergickém působení a koexistenci bez vzájemné degradace. Proteasy krillu mají široké možnosti uplatnění ve zdravotnictví, zejména v léčbě nehojivých ran, léčbě tromboembolické nemoci a v zubním lékařství k odstranění zubního plaku, ale i v potravinářském průmyslu například při tanderizaci masa.

Destruktasy, enzymy modifikující antibiotika, jsou významným nástrojem bakterií v boji s účinkem antibiotik. Tyto enzymy pak bakteriím poskytují k antibiotikům rezistenci. Naším cílem je identifikovat mechanismy působení těchto destruktas a hledat jejich inhibitory, které pak mohou antibiotikům navracet jejich primární funkci.