Postup plnění úkolů k 25. listopadu 2010
Transkript
Postup plnění úkolů k 25. listopadu 2010
1 Centrum biokatalýzy a biotransformací BIOTRANS Centra základního výzkumu – LC06010 Cíle projektu Vyvinout software (2007); Zavést techniky rekombinantní DNA (2008); Studovat ES komplexy (2009); Připravit knihovnu hydrolas (2009); Připravit knihovnu glykosidas (2009); Zorganizovat odborná a výuková setkání (2010) Doba řešení 1.4.2006 - 31.12.2011 Řešitelská pracoviště Mikrobiologický ústav Akademie věd České republiky - příjemce - koordinátor řešitelské pracoviště - Mikrobiologický ústav AV ČR Křen Vladimír Prof. Ing. DrSc. - řešitel koordinátor Masarykova univerzita v Brně - příjemce řešitelské pracoviště - Masarykova univerzita v Brně Damborský Jiří Doc. Mgr. Ph.D. - řešitel Jihočeská Univerzita v Českých Budějovicích - příjemce řešitelské pracoviště - Jihočeská Univerzita v Českých Budějovicích Kutá Smatanová Ivana Mgr. PhD. - řešitel Ústav systémové biologie a ekologie Akademie věd České republiky - příjemce řešitelské pracoviště - Ústav systémové biologie a ekologie AV ČR Ettrich Rüdiger Doc., RNDr. PhD. - řešitel Termín zahájení činnosti Centra 1. 3. 2006 Postup plnění úkolů k 25. listopadu 2010: Materiál se předkládá Radě Centra – Brno 26. 11. 2010 2 Zpráva 2010 – společné pracoviště ÚSBE AVČR a ÚFB JU Nové Hrady Postup plnění úkolů 2010: Předmětem výzkumné činnosti oddělení struktury a funkce proteinů, společné laboratoře Ústavu systémové biologie a ekologie Akademie věd ČR, v.v.i. a Ústavu fyzikální biologie Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích se sídlem v Nových Hradech, je vývoj a aplikace výpočetních metod, metod pro sledování změn v kvarterní struktuře ovlivňující enzymovou aktivitu. Adaptace metod molekulární dynamiky a počítačového dokování pro předpověď katalytické aktivity enzymů. Vývoj a zavedení nových nestandardních a pokročilých krystalizačních metod pro získání difraktujících krystalů enzymů používaných v Centru. S tímto cílem jsou spojeny molekulárně biologické, biochemické a biomolekulární postupy vedoucí k získání definovaných a čistých vzorků proteinů vhodných pro krystalogenezi. V roce 2010 byl dokončen model vysvětlující allosterickou aktivaci bakteriálního regulonu ArgR z E. coli podle symetrického MWC modelu a byl vytvořen nový symetrický model allosterické aktivace pro případy záporné kooperace. Tyto výsledky byly publikován v prestižním časopise PLOS Computational Biology. Pokračoval výzkum s cílem objasnit mechanismus fungování restrikčníchmodifikačních systémů Typu I. Byly připraveny mutantní formy HsdR podjednotky bakteriálního restrikčního enzymu EcoR124I z E. coli. Byl vytvořen nový komplexní model propojení translokační a endonukleasové funkce pro restrikční-modifikační systémy Typu I na základě hodnocení experimentálních výsledků (bodové mutace, krystalizace mutantů a in vivo a in vitro testy) pro EcoR124I a EcoA1, a rozsáhlých výpočtů a simulací. Tyto výsledky byly poslány k posouzení do prestižního časopisu Nature Structural& Molecular Biology. Enzym DhaA z Rhodococcus rhodochrous NCIMB 13064 patří do skupiny haloalkan dehalogenas, které katalyzují hydrolýzu halogenovaných alkanů na příslušné alkoholy. Haloalkan dehalogenasa DhaA a její mutantní varianty můžou být použity k detoxikaci průmyslových polutantů, např. 1,2,3-trichloropropanu (TCP). Tři mutantní formy DhaA04, DhaA14 a DhaA15 byly připraveny z důvodu studia významu tunelů spojujících aktivní místo s okolním solventem. Difrakční data všech enzymů byla naměřena do vysokého rozlišení, struktury byly dorafinovány a v průběhu roku 2010 publikovány v impaktovaném krystalografickém časopise Acta CrystD. Z důvodu studia alkyl-enzymového meziproduktu při reakci DhaA13 s 1,2,3trichloropropanem a kumarinem byl připraven nový mutantní protein DhaA13 (DhaAH272F). Předpokládá se, že při reakci enzymu se substrátem vzniká kovalentní alkylenzymový meziprodukt, který nepodléhá další hydrolýze. Proto je DhaA13 mutant označován jako inaktivní, tedy dovoluje substrátu navázat se do aktivního místa za předpokladu, že další proměna substrátu není možná. Krystaly DhaAwt a DhaA13 byly měřeny na zdrojích synchrotronového záření, kde byly také provedeny reakce krystalů s vybranými substráty a zaznamenána kvalitní difrakční data. Publikace pojednávající o přípravě krystalů a jejich reakcích se substráty byla odeslána do krystalografického časopisu Acta CrystF. Struktury obou enzymů a enzymů se substráty budou v blízké době deponovány do PDB a začne se s přípravou strukturní publikace. 3 Projekt týkající se přípravy difraktujících monokrystalů membránového proteinu core komplexu fotosystému II izolovaného z hrachu setého (Pisum sativum) byl v letošním roce zaměřen na vylepšení purifikační strategie. Protože jsme schopni připravit krystaly tohoto fotosyntetického komplexu v měřitelné ale nedifraktující kvalitě, zaměřili jsme se na přípravu proteinového komplexu použitím nových purifikačních protokolů. Paralelně byly zahájeny experimenty se stejným proteinovým komplexem izolovaným ze špenátu. Izolované BBY membrány byly a nadále budou dále zpracovány v Laboratoři krystalografických studií v Granadě, kde již byly zahájeny nové krystalizační experimenty. Byly dokončeny krystalizační studie nového typu haloalkan dehalogenasy DbeA izolované z Bradyrhizobium elkani USDA94. Tato haloalkan dehalogenasa je podobná enzymu DbjA z Bradyrhizobium japonicum USDA110 (71% sequence identity), ale vykazuje odlišné biochemické vlastnosti. K porozumění pozměněné aktivity a specificity enzymu DbeA, byla konstruována jeho mutantní verze DbeA1 obsahující unikátní sekvenci enzymu DbjA. Obě formy dehalogenasy - divoký typ DbeA a DbeA1, byly vykrystalizovány metodou difúze par v sedící kapce. Difrakční data byla naměřena do rozlišení 2.2 Å pro DbeA a DbeA1. Krystalizační protokoly týkající se přípravy proteinových krystalů uvedených enzymů byly odeslány k publikování do časopisu Crystal Growth and Design. Struktury obou enzymů byly vyřešeny a nyní se dokončuje strukturní článek. Fe-regulated protein D (FrpD) je membránový lipoprotein z Neisseria meningitides, který se může podílet na ukotvení secreted Repeat in toxins (RTX) proteinu FrpC ke vnější bakteriální membráně. Funkce ani biologická role obou proteinů FrpD a FrpC není doposud objasněna. Nativní FrpD43-271 a jeho selenomethioninový derivát Se-Met FrpD43-271 byly purifikovány, podařilo se vypěstovat monokrystaly obou proteinů, které difraktovaly do rozlišení 2.25 Ǻ a 2.00 Ǻ. Krystaly nativního FrpD43-271 proteinu patří do hexagonalní prostorové grupy P62 zatímco krystaly Se-Met substituovaného derivátu FrpD43-271 proteinu patří do primitivní orthorombické prostorové grupy P212121. Příprava krystalů a předběžná difrakční analýza obou proteinových struktur byli publikovány v krystalografickém časopise Acta CrystF. Struktury obou proteinů se nyní upřesňují a připravují k deponování do PDB. Bylo dokončeno studium apo a holo forem proteinu WrbA a výsledky publikovány v prestižním časopise. Struktury slouží k modelovacím studiím. Byly dokončeny proteolytické experimenty a zahájeny krystalizační experimenty uvedeného enzymu s různými substráty. Dále pokračovalo v oblasti výpočtů intenzivní používání metod a parametrů pro výpočty komplexů substrátů a enzymů jakými jsou hexosaminidasy, galaktosidasy, galaktosaminidasy. Společně s pracovištěm na MBÚ byly publikovány dva články v prestižním časopise Glycobiology a další dvě publikace jsou odeslány k posouzení do BMC Biotechnology a FEBS Journalu. Akce pořádané v roce 2010: V době od 12. do 14.3.2010 se v AUC Nové Hrady uskutečnil již osmý ročník Setkání strukturních biologů s názvem „8th Discussions in Structural Molecular Biology“. Setkání se zúčastnilo 112 účastníků z českých a slovenských institucí. 4 Ve dnech od 25.6. do 2.7.2010 se v AUC Nové Hrady konal již čtvrtý ročník FEBS kombinovaného praktického a přednáškového kurzu „Advanced methods in macromolecular crystallization IV“, kterého se zúčastnilo 55 přednášejících a studentů. Kurz byl označen za jeden z nejúspěšnějších (96% účastníků jej označilo jako výborný). Ve dnech od 25.5. do 27.5.2010 se v Szegedu, Maďarsko, konalo „2nd Mini-symposium on Computation of Interactions in Biological Systems“. Dr. Babak Minofar byl jeden z dvou organizátorů toho setkání. Setkání se zúčastnilo kolem 50 účastníků z Česka, Maďarska, Rakouska, Anglie, Německa a Polska. Zahraniční styky –AUC Nové Hrady: Oddělení struktury a funkce proteinů v Nových Hradech aktivně spolupracuje s řadou významných zahraničních pracovišť zabývajících se biochemií, krystalogenezí, proteinovou krystalografií a strukturní bioinformatikou. Tyto spolupráce jsou aktivně rozvíjeny také v rámci Centra. Od roku 2002 spolupracujeme s Univerzitou v Princetonu (NJ, USA). Tato spolupráce se odehrává na úrovni vědecké – strukturní a proteolytické studie proteinů, a také na úrovni vzdělávací – díky projektu Kontakt ME640 (do roku konce 2006), Kontakt ME09016 (2009-2012) a také díky letním školám Schola ludus (od r. 2006) se každoročně zúčastňují studenti z naší laboratoře a Laboratoře biochemie University v Princetonu výměnných 10-týdenních pobytů a pracují na vědeckých projektech. Do dnešní doby navštívilo AUC v Nových Hradech 17 studentů z Princetonu v celkové délce pobytu 16 měsíců a 8 našich studentů působilo na Univerzitě v Princetonu celkem 13 měsíců. Od roku 2003 spolupracujeme s Laboratoří krystalografických studií Univerzity (LEC) v Granadě (Španělsko) na výzkumu a způsobu aplikace pokročilých krystalizačních technik, které jsou rozvíjeny ve španělské laboratoři a v naší Laboratoři krystalogeneze a biomolekulární krystalografie jsou testovány na rozpustných i membránových proteinech. Od roku 1999 aktivně spolupracujeme s kolegy z Univerzity v Lübecku (Německo) (dříve působili na Ústavu molekulární biotechnologie v Jeně) na strukturních studiích a také organizování krystalizačních kurzů a FEBS kombinovaných kurzů, a také dlouhodobě s Univerzitou v Linci (Rakousko) a od r. 2005 s Univerzitou v Miláně (Itálie). V roce 2004 byla zahájena spolupráce s Biological Research Center of the Hungarian Academy of Sciences (BRC) Szeged (Maďarsko). V roce 2010 byla nově zahájena spolupráce s Univerzitou v Ulmu, Německo, konkrétně s Institute of Applied Physiology, Ulm University, Prof. Stephan Grissmer, kde byl zahájen společný výzkum na interakcích CTX Toxinu s Kv1.3 membránovým kanálem. Jde o rozsáhlé výpočty molekulární dynamiky. V tomto roce byla také zahájena další nová spolupráce se skupinou Prof. Marrinku v Groningenu, Holandsko, ohledně coarse-grainingu interakcí proteinů s membránami. V tomto případě byl podán společný grant k HPC2-programu evropské unie. Za nejvýznamnější letošní návštěvy se dá považovat návštěva: Prof. Carey z Princetonu, která v Nových Hradech byla od 1.7. do 31.7.2010. V roce 2010 absolvovali studenti a postdoktorandi centra v oddělení struktury a funkce proteinů v Nových Hradech tyto domácí/zahraniční stáže: Maryna Lahoda a Alena Stsiapanava (Dr. Jereon Mesters, University of Luebeck, Německo), 3-týdenní pobyt Tatyana Prudnikova (Doc. Jiří Damborský, Loschmidt laboratories MU Brno), 1 týden 5 Ladislav Csefalvay (Prof. Jannette Carey, Princeton University), 1 měsíc Morteza Khabiri (Prof. Jannette Carey, Princeton University), 3 týdny Tatiana Baikova (Dr. Santosh Panjikar, EMBL Hamburg), 2 týdny Natalia Kulik (Prof. Jannette Carey, Princeton University), 2 týdny Abdul Samad (Prof. Jost Ludwig, Bonn University, Germany) 1 měsíc Žofie Sovová (Prof. Siewert Marrink, Groningen University, Netherlands) 1 měsíc V roce 2010 získali studenti tyto stipendia: Maryna Lahoda získala stipendium a mohla se zúčastnit 2-týdenního kurzu International School of Crystallography, Structure and Function from Macromolecular Crystallography: Organization in Space and Time, Erice, 3-13 June 2010, Italy Morteza Khabiri získal stipendium “International travel grants of the Biophysical Society“ a mohl se zúčastnit: 54th Annual Meeting, 20-24 února, 2010 San Francisco , USA Abdul Samad získal stipendium od OPEC a mohl se zúčastnit: 3rd interdisciplinary meeting with Nobel Laureates at Lindau (Germany) 26-06 to 3-07.2010. Abdul Samad získal stipendium od Baden-Württemberg International, a mohl se zúčastnit: Post Conference Programme to the 60th Meeting of Nobel Laureates in Lindau (Germany), 3.07 to 7.07.2010. Abdul Samad získal stipendium od YTF FEBS, a mohl se zúčastnit: Fundamentals of Modern Methods of Biocrystallography - BioCrys2010 Oeiras, (Portugal) 9-16.10.2010. Ekaterina Sviridova získala stipendia a mohla se zúčastnit: 8-10.06.2010 EMBO Young Scientist Forum, Prague, Czech Republic poster: "Preliminary crystallographic characterization of Iron-regulated protein FrpD from Neisseria meningitidis". 5-10.09.2010 BCA/CCP4 Protein Crystallogaphy Summer School, Oxford, England presentation: "Crystallographic study of the Iron-regulated protein FrpD from Neisseria meningitidis". 9-16.10.2010 FEBS Course BioCrys 2010, Oeiras, Portugal. YTF grant. poster: "Preliminary crystallographic characterization of Iron-regulated protein FrpD from Neisseria meningitidis". Změny ve složení řešitelského týmu: Dne 22.10.2010 nastoupila na MD Tatyana Prudnikova, její místo bylo do konce roku 2010 obsazeno Alenou Stsiapanovou (stejný úvazek). Stav financí: pro rok 2010 nebyly investice plánovány mzdové prostředky jsou čerpány v souladu s návrhem neinvestiční prostředky jsou čerpány minimálně z 95% v souladu s návrhem 6 Plán prací pro rok 2011 včetně odborných akcí: V rámci dosavadní práce bylo získáno poměrně velké množství zkušeností, krystalizačních dat, pomocí purifikace a exprese byly získány enzymy v dostatečné čistotě, a také byly vyvinuty parametry silových polí GROMOS96, GMX a OPLS pro substráty enzymů studovaných v Centru a současně byl vyvinut metodický postup pro sledování aktivace proteinu přes změny v kvartérní struktuře. Využití této expertízy pro ověření poznatků o symetrické allosterii podle MWC modelu pro případy záporné kooperace, a dále pro vytvoření nového komplexního modelu pentamerických restrikčních-modifikačních systémů Typu I, širší spektrum substrátů a enzymů, a krystalogeneze a krystalografie dalších studovaných rozpustných a membránových proteinů jsou plánovány na další rok 2011. Dále se intenzivně podílíme na komplexním studiu β-N-acetylhexosaminidasy pomocí molekulárního modelování a konsolidaci výsledků. Alternativní krystalizační techniky vyvinuté v naší laboratoři budou použity pro optimalizaci krystalizačních podmínek za účelem získání krystalů nových druhů proteinů v kvalitě a velikosti vhodné k difrakčním experimentům. Výsledky krystalizačních analýz budou diskutovány v průběhu následujícího roku. Cíle projektu budou spočívat 1) v aplikaci našich nejnovějších poznatků z krystalizace rozpustných a membránových proteinů na krystalizaci nových rozpustných a membránových proteinových komplexů pomocí standardních, pokročilých a alternativních technik, 2) ve snaze získat monokrystaly proteinů v kvalitě vhodné k difrakčnímu měření, a v neposlední řadě 3) v použití nově vyvinutých GCB sad krystalizačních roztoků, které budou aplikovány pro rozpustné i membránové proteiny. Konkrétně se budeme zabývat studiem mutantních haloalkan dehalogenas DhaA12, DhaA31, DhaA13 s vybranými substráty, DbeA, DbeA1 a DbeA3 se substráty, nového Spur enzymu, membránových fotosyntetických komplexů a lipoproteinu (FrpD) z Neisseria meningitidis, WrbA se substráty, HsdR podjednotky, atd. Dále se zaměříme na komplexní model pentamerických restrikčních-modifikačních systémů Typu I včetně pochopení propojení mezi jednotlivými enzymovými aktivitami. Vytvoření a ověření nového komplexního modelu pentamerických restrikčních-modifikačních systémů Typu I probíhá na základě hodnocení experimentálních výsledků (bodové mutace a in vivo a in vitro testů) pro EcoR124I a EcoA1, a rozsáhlých výpočtů a simulací. V případě ověření poznatků o symetrické allosterii podle MWC modelu pro případy záporné kooperace, plánujeme rozsáhlé výpočty intaktního Arg Repressoru z E. coli. a jiných allosterických systémů jako CyclicAMP Receptor Protein CAP k ověření poznatků. Dále bude v oblasti výpočtů pokračovat intenzivní používání metod a parametrů pro výpočty komplexů substrátů a enzymů jakými jsou hexosaminidasy, galaktosidasy, galaktosaminidasy a WrbA. V případě WrbA bude dokončen screening substrátové databáze k nalezení optimálního substrátu. Dále se plánuje opakování letního symposia "Věda na hranicích". Letní škola se bude už tradičně konat v červenci na Nových Hradech pro vysokoškolské studenty i absolventy technických nebo přírodovědných oborů. Tato škola je zaměřena na praktické seznámení s vědeckou praxí. V rámci letní školy probíhá cyklus přednášek předních světových odborníků „Věda na hranicích“. Tento úkol budou řešit všichni členové týmů ÚFB a ÚSBE, členové týmů MBÚ a MU se budou podílet na některých přednáškách. 7 FEBS komisi bude předložen projekt na uskutečnění 5. ročníku FEBS kombinovaného praktického a přednáškového kurzu „Advanced methods in macromolecular crystallization V“, kterého hlavním organizátorem je Ivana Kutá Smatanová. Krystalizační kurz se bude konat v AUC na Nových Hradech od 29.6. do 6.7.2012. Noví studenti: Volha Shmidt (garant I.Kutá Smatanová) Katsiaryna Tratsiak (garant I.Kutá Smatanová) Diraj Sinha (garant Rudi Ettrich) Obhajoby (PhD.): Jaroslava Kohoutova (śkolitel R. Ettrich, březen 2010 na PřF JU) Abdul Samad (śkolitel R. Ettrich, listopad 2010 na PřF JU) Publikace 2010: IF (2010) E. Sviridova, L. Bumba, P. Řezacova, K. Prochazkova, D. Kavan, K. Bezouska, 0.511 M. Kuty, P. Sebo, I. Kuta Smatanova: Crystallization and preliminary crystallographic characterization of the iron-regulated outer membrane lipoprotein FrpD from Neisseria meningitidis. Acta Cryst F66, 1119-1126 (2010), DOI: 10.1107/S174430911003215X Název publikace Stsiapanava, A., Dohnalek, J., Gavira, J. A., Kuty, M., Koudelakova, T., Damborsky, J. and Kuta Smatanova, I.: Atomic resolution studies of haloalkane dehalogenases DhaA04, DhaA14 and DhaA15 with engineered access tunnels. Acta Cryst D66, 962-969, (2010), DOI: 10.1107/S09074449100027101 2.257 T. Prudnikova, J. A. Gavira, P. Řezáčová, E. Pineda Molina, I. Hunalová, E. Sviridova, V. Shmidt, J. Kohoutová, M. Kutý, D. Kaftan, F. Vácha, J. M. GarcíaRuiz and I. Kutá Smatanová: Towards the crystallization of photosystem II core complex from Pisum sativum L. Cryst. Growth Des. 10 (8) 3391-3396 (2010). DOI: 10.1021/cg901593x 4.046 Rebecca Strawn, Michael Green, Thomas Stockner, Jannette Carey, Rudiger Ettri ch (2010) Symmetric allosteric mechanism of hexameric Escherichia coli arginine repressor exploits competition between L-arginine ligands and resident arginine residues PLOS Computational Biology 6: 6. e1000801 June 5.759 Natallia Kulik, Lenka Weignerová, Tomáš Filipi, Petr Pompach, Petr Novák, Hy nek Mrázek, Kristýna Slámová, Karel Bezouška, Vladimír Křen, Rüdiger Ettrich (2010) The α-galactosidase type A gene aglA from Aspergillus niger encodes a fully functional α-N-acetylgalactosaminidase Glycobiology 20: 11. 1410-1419. 3.929 Kristýna Slámová, Radek Gažák, Pavla Bojarová, Natallia Kulik, Rudiger Ettrich , Helena Pelantová, Petr Sedmera, Vladimír Křen (2010) 4-Deoxy-substrates for beta-N-acetylhexosaminidases: how to make use of their loose specificity 3.929 8 Glycobiology 20: 8. 1002-1009. Žofie Sovová, Vladimír Kopecký Jr, Tomáš Pazderka, Kateřina Hofbauerová, Daniel Rozbeský, Ondřej Vaněk, Karel Bezouška, Rüdiger Ettrich (2010) Structural analysis of natural killer cell receptor protein 1 (NKR-P1) extracellular domains suggests a conserved long loop region involved in ligand specificity Journal of Molecular Modeling DOI: 10.1007/s00894-010-0837-y Abdul Samad, Lucie Sura, Jan Benedikt, Rudiger Ettrich, Babak Minofar, Jan Teisinger, Viktorie Vlachova (2010) The C-terminal basic residues contribute to the chemical and voltage-dependent activation of TRPA1 Biochemical Journal doi: 10.1042/BJ20101256. N. Kulik, K. Slamova (2010) Computational Modelling of Catalytic Properties and Modified Substrates of Fungal beta-N-Acetylhexosaminidases, Mini Reviews in Organic Chemistry, in press Chen, X.; Minofar, B.; Jungwirth, P.; Allen, H. (2010): Interfacial molecular organization at aqueous solution surfaces of atmospherically relevant dimethylsulfoxide and methane sulfonic acid using sum frequency spectroscopy and computer simulations. Journal of Physical Chemistry B, in press Jana Jirásková, Rudiger Ettrich, Barbora Vorlová, Hillary Hoffman, Martin Lepší k, Petr Jansa, Jan Konvalinka (2010) Inhibition of Human Serine Racemase, an Emerging Target for Medicinal Chemistry Current Drug Targets in press. R Strawn, T Stockner, M Melichercik, L Jin, J Carey, R Ettrich (2010) Synergy of molecular dynamics and isothermal titration calorimetry in studies of allostery. In: Methods in Enzymology, Biothermodynamics C Edited by:Michael L. Johnson, Jo M. Holt , Gary K. Ackers, in press Ondrej Kaplan, Karel Bezouska, Ondrej Plihal, Rudiger Ettrich, Natallia Kulik, Ondrej Vanek, Daniel Kavan, Oldrich Benada, Anna Malandra, Ondrej Sveda, Alicja B Vesela, Anna Rinagelova, Kristyna Slamova, Maria Cantarella, Jurgen Felsberg, Jarmila Duskova, Jan Dohnalek, Vladimir Kren, Ludmila Martinkova (2010) Heterologous expression, purification and characterization of nitrilase from Aspergillus niger K10 BMC Biotechnology submitted. Stsiapanava, A., Chaloupková, R., Fortova, A., Brynda, J., Weiss, M. S., Damborsky, J. and Kuta Smatanova, I.: Crystallization and preliminary X-ray diffraction analysis of the wild type haloalkane dehalogenase DhaA and the variant DhaA13 complexed with different ligands. Submitted to Acta Cryst F. (2010) T. Prudnikova, R. Chaloupkova, Y. Sato, Y. Nagata, M. Kuty, J. Damborsky, and I. Kuta Smatanova: Development of crystallization protocol for the DbeA1 variant of novel haloalkane dehalogenase from Bradyrhizobium elkani USDA94. Submitted to Crystal Growth and Design (2010) Eva Csefalvay, Mikalai Lapkouski, Alena Guzanova, Ladislav Csefalvay, Tatiana Baikova, Igor Shevelev, Pavel Janscak, Ivana Kuta Smatanova, Santosh Panjikar, Jannette Carey, Marie Weiserova, Rüdiger Ettrich: Functional coupling of duplex translocation to DNA cleavage in a type I restriction enzyme, Submitted to Nature Structural&Molecular Biology (2010) 2.336 5.155 1.448 3.471 3.932 Book chapter 2.732 0.511 4.046 12.273 9 Přednášky: Rudiger Ettrich: Coupling of endonuclease and translocase functions in Type I restrictionmodification complexes, PepCon 2010, Proteins intercating with DNA or RNA, Bejing, China, 21-23.3.2010 (invited lecture) Rudiger Ettrich: Coupling of endonuclease and translocase functions in Type I restrictionmodification complexes, 2nd Mini-symposium on Computation of Interactions in Biological Systems, May 25 – 27 2010 Szeged, Hungary (invited plenary lecture) Ivana Kutá Smatanová: Crystallogenesis as a limited step to use X-ray analysis to solve macromolecular structures, La Jolla Institute for Allergy and Immunology, La Jolla, CA, USA 26.4.2010 (invited lecture) Ivana Kutá Smatanová: Protein Crystallography at the University of South Bohemia. Materials Structure 17, 2a, k29-30 (2010). Struktura 2010, Soláň, Czech Republic Rudiger Ettrich: Was binding of free amino acids an early innovation in the evolution of allostery?, 8th Discussions in Structural Molecular Biology, Nove Hrady, 18–20.3.2010 (invited plenary lecture) Rudiger Ettrich: Structural and thermodynamic evidence for allosteric relaxedstate symmetry, Hofmeisterfest, October 13 – 16 2010 Prague, Czech Republic (invited plenary lecture) B. Minofar: Conference Talk, Solvation,structure and dynamics of ions at the air/water interface, Aqueous Solvation of Ions,February 22 - 24, 2010, Zurich, Switzerland B. Minofar: Conference Talk, Surface propensity and ion pair in organic solvents, Solvation in Complex Liquids: Bridging Length Scales by Theory and Experiment, June 23- 25 2010, Leipzig, Germany B. Minofar: Conference Talk, Aqueous Salt Solution of Organic Solvents as a Media for Enzymatic Reactions, 2nd Mini-symposium on Computation of Interactions in Biological Systems, May 25 – 27 2010 Szeged, Hungary Morteza Khabiri, Babak Minofar, Veronika Stepankova, Radka Chaloupkova, Jiri Damborsky, Rudiger Ettrich, “Organic solvent effects on structure and fuction of haloalkane dehalogenase DbjA, 2nd Mini-symposium on computation of Interactions in biological systems University of Szeged, Hungary, May, 2010 (selected lecture) Morteza Khabiri , Eva Csefalvay , Mikalai Lapkouski , Alena Guzanova , Ladislav Csefalvay, Igor Shevelev,Pavel Janscak , Ivana Kuta Smatanova, Jannette Carey , Marie Weiserova, Rüdiger Ettrich. “Coupling of endonuclease and translocase functions in type I restriction-modification enzymes“. The 24th AnnualGibbs Conference on Biothermodynamics, 25-28 Sep 2010 Illinois University in Carbondale, IL, USA (selected oral communication) 10 Rudiger Ettrich: Structural and thermodynamic evidence for allosteric relaxedstate symmetry, Chemistry Department, Princeton University, NJ, USA, 16.2.2010 (invited seminar) Rudiger Ettrich: Coupling of endonuclease and translocase functions in Type I restrictionmodification complexes, La Jolla Institute for Allergy and Immunology, La Jolla, CA, USA 2.8.2010 (invited seminar) Rudiger Ettrich: Structural and thermodynamic evidence for allosteric relaxedstate symmetry, Department of Chemical and Biochemical Engineering, University of Vanderbilt University, Nashville, TN, USA, 10.8.2010 (invited seminar) Rudiger Ettrich: Structural and thermodynamic evidence for allosteric relaxedstate symmetry, Max Planck Institute for Mathmatics, Leipzig, Germany, 29.10.2010 (invited seminar) Rudiger Ettrich: Structural and thermodynamic evidence for allosteric relaxedstate symmetry, Faculty of Sciences, University of South Bohemia, 16.11.2010 (invited seminar) Babak Minofar: Organic and inorganic ions at the surfaces, Department of Chemical and Biochemical Engineering, University of Vanderbilt University, Nashville, TN, USA, 12.8.2010 (invited seminar) Morteza Khabiri, Babak Minofar, Jiri Damborsky, Rudiger Ettrich. “A computational study of the influence of organic solvents on the structure and enzymatic activity of haloalkane dehalogenase DBJA.“ 18th Feb 2010, University of South California (USC), Department of chemistry, Prof. Arieh Warshel group (invited seminar) Morteza Khabiri, Babak Minofar, Jiri Damborsky, Rudiger Ettrich “Influence of organic solvents on the structure and activity of haloalkane dehalogenase.“ 30th Apr 2010, Institute of Organic Chemistry and Biochemistry, Academy of Sciences of the Czech Republic, Prof. Pavel Jungwirth group (invited seminar) Morteza Khabiri, Rudiger Ettrich “ A computational study of Interactions of CTX Toxin with the Kv1.3 wildtype and mutant “ 4th Nov 2010, Institute of Applied physiology, Ulm University, Germany,Prof. Stephan Grissmer group (invited seminar) Maryna Lahoda, Alena Stsiapanava, Radka Chaloupkova, Jiri Damborsky and Ivana Kuta Smatanova: Structural analysis of mutated DhaA protein from Rhodococcus rhodochrous. Book of Abstracts of 13th Heart of Europe bio-Crystallography Meeting (HEC13), Schoneck, Germany ( ML oral presenation) Konferenční příspěvky publikovány ve vědeckých časopisech – prezentace formou posterů: I. Kutá Smatanova, J. Wolfova, J. Brynda, J. R. Mesters, M. Kuty, R. Ettrich, J. Carey: New family of tetrameric flavoproteins WrbA. Programmme and abstract book 171 (2010). 13th International Conference on the Crystallization of Biological Macromolecules, Dublin, Ireland 11 Michal Kuty, Tatyana Prudnikova, Tomas Mozga, Pavlina Rezacova, Radka Chaloupkova, Yukari Sato, Yuji Nagata, Jiri Brynda, Jiri Damborsky, and Ivana Kuta Smatanova: A novel haloalkane dehalogenase DbeA from Bradyrhizobium elkani USDA94. Programmme and abstract book 172 (2010). 13th International Conference on the Crystallization of Biological Macromolecules, Dublin, Ireland Žofie Sovová, A.H. De Vries, R. Ettrich, S. Marrink, DGDG bilayer as a first step in thylakoid membrane building, Book of Abstract from: Multiscale modeling of lipid bilayers under equilibrium and non-equilibrium conditions, October 27, 2010 to October 29, 2010, CECAM-HQ-EPFL, Lausanne, Switzerland Rudiger Ettrich, Rebecca Strawn, Milan Melichercik, Thomas Stockner, Jannette Carey, Structural and thermodynamic evidence for allosteric relaxed-state symmetry, The 24th annual Symposium of The Protein SocietyAugust 1 – 5 2010, San Diego, California, USA Michal Kuty, Julie Wolfova, Jiri Brynda, Jeroen Mesters, Rudiger Ettrich, Jannette Carey, Ivana Kuta Smatanova, Structural characterization of new family of tetrameric flavoproteins WrbA, The 24th annual Symposium of The Protein SocietyAugust 1 – 5 2010, San Diego, California, USA Maryna Lahoda, Alena Stsiapanava, Jeroen Mesters, Tana Koudelakova, Jiri Damborsky and Ivana Kuta Smatanova, Structural analysis of DhaA12 mutant of the haloalkane dehalogenase from Rhodococcus rhodochrous NCIMB 13064. Book of Abstract from International School of Crystallography, Structure and Function from Macromolecular Crystallography: Organization in Space and Time, Erice, 3-13 June 2010, Italy Ivana Kutá Smatanová: Introduction to macromolecular crystallization. Materials Structure 17, 3a, c27-29 (2010). FEBS combined practical and lecture course 2010, Nové Hrady, Czech Republic E. Sviridova, L. Bumba, P. Řezáčová, P. Sebo, I. Kuta Smatanova: Crystallization study of the iron-regulated protein FrpD from Neisseria meningitidis. Materials Structure 17, 1a, b5253 (2010). 8th Discussions in Structural Molecular Biology, Nové Hrady, Czech Republic A. Stsiapanava, R. Chaloupková, A: Jesenská, J. Brynda, J. Damborský, I. Kuta Smatanova: Crystallization and preliminary X-ray analysis of DhaAwild type and DhaA13 proteins from Rhodococcus rhodochrous. Materials Structure 17, 1a, b51-52 (2010). 8th Discussions in Structural Molecular Biology, Nové Hrady, Czech Republic T. Prudnikova, T. Mozga, P. Řežáčová, R. Chaloupková, Y. Sato, M. Kutý, T. Koudeláková, Y. Nagata, J. Damborský, I. Kutá Smatanová: Crystallization and structure-functional analysis of a novel haloalkane dehalogonase DbeA from Bradyrhizobium elkani. Materials Structure 17, 1a, b49 (2010). 8th Discussions in Structural Molecular Biology, Nové Hrady, Czech Republic M. Lahoda, T. Koudeláková, J. Damborský, I. Kutá Smatanová: Crystallization and crystallography analysis of haloalkane dehalogenase mutant DhaA12 from Rhodococcus thodochrous. Materials Structure 17, 1a, b43 (2010). 8th Discussions in Structural Molecular Biology, Nové Hrady, Czech Republic 12 T. Baikova, M. Lapkouski, I. Kutá Smatanová, R. Ettrich, E. Csefalvay: Crystallization of mutated enzymes potentially involved in coupling of endonuclease and translocase functions in EcoR124I. Materials Structure 17, 1a, b32 (2010). 8th Discussions in Structural Molecular Biology, Nové Hrady, Czech Republic J. Wolfová, J. Carey, J. Brynda, R. Ettrich, I. Kutá Smatanová: Defining structural features of the family of tetrameric flavoprotein WrbA. Materials Structure 17, 1a, b19-20 (2010). 8th Discussions in Structural Molecular Biology, Nové Hrady, Czech Republic T. Prudnikova, T. Mozga, P. Řežáčová, R. Chaloupková, Y. Sato, M. Kutý, Z. Prokop, Y. Nagata, J. Damborský, I. Kutá Smatanová: Structural and biochemical characterization of novel haloalkane dehalogenase DbeA from Bradyrhizobium elkani USDA94 revealed two halide binding sites in haloalkane dehalogenases. Materials Structure 17, 1a, b10 (2010). 8th Discussions in Structural Molecular Biology, Nové Hrady, Czech Republic V. Kopecký Jr., K.Hofbauerová, J. Kohoutová, M. Lapkouski, Ž.Sovová, I. Kutá Smatanová, R. Ettrich: Structure differences between protein crystals and solution structures monitored by Raman spectroscopy – case study of PsbP protein. Materials Structure 17, 1a, b6 (2010). 8th Discussions in Structural Molecular Biology, Nové Hrady, Czech Republic Morteza Khabiri, Veronika Stepankova, Radka Chaloupkova, Babak Minofar, Rudiger Ettrich, Jiri Damborsky. “Influence of Organic Solvents on the Structure and Enzymatic Activity of Haloalkane Dehalogenase DhaA“. Biophysical Society 54th Annual Meeting 2024 Feb, 2010, SanFransisco, USA, Abstract Published in Biophysical Journal, Volume 98, Issue 7, 1374, 7 April 2010 Morteza Khabiri, Babak Minofar, Veronika Stepankova, Radka Chaloupkova, Jiri Damborsky, Rudiger Ettrich, “Organic solvent effects on protein tertiary structure and enzyme stability: A computational study“ 8th Discussions in Structural Molecular Biology, 18-20 march, 2010 , Nove Hrady Czech republic Cloning and expression of rhsA and rhsB genes from E.coli, Vitali Bialevich, Eva Csefalvay and Rudiger Ettrich, 8th Discussions in Structural Molecular Biology, Materials Structure, vol. 17, no. 1a (2010), p. b34. Cloning and expression of putative helikase Lhr from E.coli K12, Katsiaryna Shamayeva, Vitali Bialevich, Eva Csefalvay and Rudiger Ettrich, 8th Discussions in Structural Molecular Biology, Materials Structure, vol. 17, no. 1a (2010), p. b50. Morteza Khabiri, Babak Minofar, Veronika Stepankova, Radka Chaloupkova, Jiri Damborsky, Rudiger Ettrich, “Organic solvent effects on structure and fuction of haloalkane dehalogenase DbjA: A Computational study“ EMBO Young Scientists Forum 8-10 June, 2010, Prague, Czech Republic Morteza Khabiri , Eva Csefalvay , Mikalai Lapkouski , Alena Guzanova , Ladislav Csefalvay, Igor Shevelev,Pavel Janscak , Ivana Kuta Smatanova, Jannette Carey , Marie Weiserova , Rüdiger Ettrich. “Coupling of endonuclease and translocase functions in type I restriction-modification enzymes“. The 24th AnnualGibbs Conference on Biothermodynamics, 25-28 Sep 2010 Illinois University in Carbondale, IL, USA 13 B. Minofar,M. Khabiri, J. Damborsky, and R. Ettrich, Aqueous Salt Solution of Organic Solvents as a Media for Enzymatic Reactions, The 24th annual Symposium of The Protein SocietyAugust 1 – 5 2010, San Diego, California, USA Abdul Samad, Jan Benedikt, Rudiger Ettrich, Jan Teisinger, Viktorie Vlachova: Structural and functional study on Ankyrin (TRPA1) receptor. Fundamentals of Modern Methods of Biocrystallography - BioCrys2010 9-16.10. 2010 Oeiras, Portugal. Natallia Kulik, Lenka Weignerová, Tomáš Filipi, Petr Pompach, Petr Novák, Hynek Mrázek, Kristýna Slámová, Vladimír Křen, Karel Bezouška and Rüdiger Ettrich, "The a-galactosidase type A gene aglA from Aspergillus niger encodes a fully functional a-Nacetylgalactosaminidase", ISMB 2010 – 3DSig, 9-10.6. 2010, Boston, USA. 14 Zpráva 2010 – MBÚ AV ČR Praha Studium fungálních nitrilas Exprese, purifikace a charakterizace nitrilas z rodů Aspergillus, Gibberella, Penicillium a Neurospora Připravili jsme nové rekombinantní nitrilasy z vláknitých hub uvedených rodů. Jedná se o první heterologní expresi enzymů tohoto typu. Pro jejich přípravu byl použit tento postup: v databazích byly vyhledány geny kódující domnělé nitrilasy a vybráno několik mezi sebou vzdáleně příbuzných (s identitou aminokyselinové sekvence asi 40 %); pro vybrané enzymy byly navrženy a syntetizovány (GeneArt, SRN) geny optimalizované pro expresi v E. coli; geny byly ligovány do plasmidů pET 28a(+), pET 30a(+) nebo pJOE2775 a exprimovány v kmenech E. coli BL21-Gold (DE3) (indukce IPTG) nebo E. coli JM109 (indukce rhamnosou). Takto byly získány nitrilasy z Aspergillus niger CBS 513.88, Neurospora crassa OR74A, Gibberella moniliformis a Penicillium marneffei ATCC18224. Všechny enzymy byly purifikovány, stanovena jejich substrátová specifita, reakční optima a stabilita. Bylo zjištěno, že se liší optimálními hodnotami pH a teploty a stabilitou, ale hlavně substrátovou specifitou. První dva enzymy jsou specifické pro arylalifatické nitrily (fenylacetonitril, 2fenylpropionitril, mandelonitril), ostatní využívají preferenčně aromatické a heterocycklické nitrily (benzonitril, 4-kyanopyridin). Heterologní exprese byla velmi účinná, zvláště u arylalifatických nitrilas. Rekombinantní kmeny obsahovaly vysoký podíl nitrilas na celkových rozpustných proteinech (30-40 %); z 1 L kultury rekombinantního kmene tak bylo získáno několik desítek mg čistého proteinu. Sledování vlivu koexprese chaperonů na produkci rekombinantních nitrilas v E. coli Sledovali jsme vliv koexprese kombinací různých chaperonů (GroEL/ES, dnaK-dnaJ-grpE) na produkci výše uvedených rekombinantních nitrilas. Z několika desítek testovaných kombinací byl vybrán systém GroEL/ES, který výrazně zvýšil celkovou produkci nitrilas u kmenů produkujících enzymy z P. marneffei nebo G. moniliformis (až 7x vyšší produkce nitrilas na 1 L kultury). Méně výrazný, avšak positivní vliv byl pozorován u kmenů exprimujících kombinaci chaperonů GroEL/ES a „trigger factor“ a nitrilasy z A. niger nebo N. crassa. Tento jev dále studujeme pomoc analýzy rozpustných a nerozpustných frakcí buněk. Návrh a příprava mutantních nitrilas Pro přípravu mutantů jsme zvolili jako výchozí enzymy z A. niger a N. crassa s vysokou aktivitou k mandelonitrilu, který transformují na kyselinu mandlovou a v menší míře mandelamid (vedlejší produkt). Navrhli jsme mutace aminokyselin v těsné blízkosti aktivního centra, které by mohly mít vliv na enantioselektivitu a chemoselektivitu enzymů. Zatím jsme připravili mutanty W163A u enzymu z N. crassa a W168A u enzymu z A. niger. Tyto mutace způsobily, že enzymy tvoří z mandelonitrilu zvýšený podíl mandelamidu (v případě enzymu z N. crassa ve vysokém přebytku nad kyselinou mandlovou). Tento enzym by se tedy dal využít místo nitrilhydratas, které jsou mnohem méně stabilní. Další mutanty v současné době připravujeme a analyzujeme jejich funkci. Příprava a analýza mutantů je náplní právě probíhajícího studijního pobytu Mgr. A. Petříčkové na Univ. Stuttgart (září – prosinec 2010). Výsledky byly publikovány v článcích v mezinárodních časopisech s recenzním řízením (3 originální články, 1 review; viz seznam) a presentovány na konferenci Biocat 2010 v Hamburgu (dva postery), na workshopu akce COST CM0701 ve Vilniusu (dvě přednášky, 15 poster) a na sjezdu chemických společností v Pardubicích (viz seznam). Další článek je v recenzním řízení. Amidasa a nitrilhydratasa u kmenů rodu Rhodococcus Byla studována exprese genů pro amidasu a nitrilhydratasu, které jsou součástí souboru genů nhr4, oxd, nhr2, nhr1, ami, nha1, nha2, nhr3, orfB kódujících enzymy a regulační proteiny podílející se na konverzi aldoximů, nitrilů a amidů v Rhodococcus erythropolis A4 (kompletní sekvence souboru genů 9552 bp, GenBank Acc. No. AM946017). Podle analýzy transkriptů genů ami, nha1 a nha2 Northern hybridizací a aktivity enzymů amidasy a nitrilhydratasy při použití buněk kultivovaných v minimálním médiu s přídavkem předpokládaných induktorů (acetamid nebo acetonitril) je exprese genů ami, nha1 a nha2 konstitutivní. Soubor genů oxd, nhr2, nhr1, ami, nha1, nha2 a nhr3 byl izolován také z kmene R. erythropolis CCM2595. Na základě výsledků jejich sekvenování byly zjištěny odlišnosti v sekvencích amidasy a nitrilhydratasy z kmenů A4 a CCM2595. Transkripční fúze identifikovaného promotoru Pami s reportérovým genem gfpuv potvrdila, že exprese operonu ami-nha1-nha2 je v obou kmenech konstitutivní. Pro zvýšenou expresi chromosomových genů ami a nha1+nha2 byly vybrány silné konstitutivní promotory (mutantní promotory P-per1M2 a P-dapAMA16 z Corynebacterium glutamicum). Silná transkripční aktivita těchto promotorů v kmenech R. erythropolis byla ověřena. Promotory jsou vkládány před geny ami a nha1+nha2 systémem dvojité rekombinace, při níž nejsou do chromosomu vnášeny vektorové sekvence ani markery pro rezistence. Vzniklé kmeny R. erythropolis produkující amidasu a nitrilhydratasu tak neobsahují žádné cizorodé geny. Studium glykosidas a glykokonjugátů Nově izolované geny pro glykosidasy byly klonovány a sekvenovány a především sekvence α-galaktosaminidasy a α-galaktosidasy z A. niger posloužily pro srovnání evolučních závislostí a též určení kritických míst pro vývoj jednotlivých aktivit (viz vyšlá publikace v Glycobiology). β-N-Acetylhexosaminidasa z T. flavus - bylo zjištěno, že 4-deoxy a 4,5-Δ substráty fungují též jako substráty pro transglykosylace, což bylo ověřeno v řadě preparativních reakcí (viz vyšlá publikace v Glycobiology). Byla připravena serie nových glykokonjugátů kombinovaných s imunoaktivními peptidy LELTE, které byly spektrálně charakterizovány a byly otestovány jejich biologické aktivity - ve spolupráce s pracovištěm v Grenoblu. Nově připravené látky mají etrémně vysoké imunoaktivační aktivity (účinné v koncentracích 10-11 až 10-12 M) a kromě toho nepůsobí autodestrukci imunocytů (NK buněk) spouštění apoptotické reakce (viz publikaci v JACS). Biotransformace flavonoidů Byly vyvinuta původní metoda na diastereomerní diskriminaci silybinu pomocí lipas (2 publikace vyšlé). Tato metoda byla rozpracována pro preparativní účely, což umožní přípravu opticky aktivního silybinu v multigramových množstvím s možností scale-up i do provozních podmínek. To má zásadní význam pro rozvoj dalšího výzkumu a aplikace této látky. Dále byla dokončena a publikována práce řešící antivirové účinky acylderivátů silybinu (spolu se spolupracovníky z Japonska). Stav financí: investiční prostředky nebyly pro letošní rok přiděleny mzdové prostředky jsou čerpány v souladu s návrhem neinvestiční prostředky byly čerpány v souladu s návrhem, menší změny v čerpání jsou zdůvodněny 16 Plán prací pro rok 2011: Využití připravené knihovny hydrolas pro nové biokatalytické reakce. U kmenů rhodokoků produkujících amidasu a nitrilhydratasu bude manipulacemi v chromosomu R. erythropolis (zvláště modifikacemi nebo vnášením promotorů) ovlivňována exprese příslušných genů a produkce enzymů vzniklými kmeny bude optimalizována vhodnými kultivačními podmínkami. Využití připravené knihovny glykosidas: Komplexní studium β-N-acetylhexosaminidasy, konsolidace výsledků Dokončit experimentální práce, zpracovat data, finalizovat publikace a doktorské práce Publikace: 1. V. Vejvoda, D. Kubáč, A.Davidová, O. Kaplan, M. Šulc, O. Šveda, R. Chaloupková, L. Martínková: Purification and characterization of nitrilase from Fusarium solani IMI196840. Proc. Biochem. 45, 1115-1120 (2010). IF=2.44 2. A.B. Veselá, M. Franc, H. Pelantová, D. Kubáč, V. Vejvoda, M. Šulc, T. C. Bhalla, M. Macková, P. Lovecká, P. Janů, K. Demnerová, L. Martínková: Hydrolysis of benzonitrile herbicides and metabolite toxicity. Biodegradation 21,761–770 (2010). IF=1.873 3. O. Kaplan, K. Bezouška, A. Malandra, A.B. Veselá, A. Petříčková, J. Felsberg, A. Rinágelová, V. Křen, L. Martínková: Genome mining for the discovery of new nitrilases in filamentous fungi. Biotechnol. Lett., in press 2010. IF=1.636 4. L. Martínková, V. Křen: Biotransformations with nitrilases. Curr. Opin. Chem. Biol. 14, 130-137, 2010. IF=8.295 5. R. Gažák, K. Purchartová, P. Marhol, L. Živná, P. Sedmera, K. Valentová, N. Kato, H. Matsumura, K. Kaihatsu, V. Křen: Antioxidant and antiviral activities of silybin fatty acid conjugates. Eur. J. Med. Chem. 45, 1059-1067 (2010). IF= 3.269 6. D. Monti, R. Gažák, P. Marhol, D. Biedermann, K. Purchartová, M. Fedrigo, S. Riva, V. Křen, Enzymatic Kinetic Resolution of Silybin Diastereoisomers. J. Nat. Prod. 73, 613-619 (2010). IF= 3.159 7. R. Gažák, P. Marhol, K. Purchartová, D. Monti, D. Biedermann, S. Riva, L. Cvak, V. Křen: Large-scale separation of silybin diastereoisomers using lipases. Proc. Biochem. 45, 1657-1663 (2010). IF= 2.444 8. O. Renaudet, K. Křenek, I. Bossu, P. Dumy, A. Kádek, D. Adámek, O. Vaněk, D. Kavan, R. Gažák, M. Šulc, K. Bezouška, V. Křen: Synthesis of multivalent glycoconjugates containing the immunoactive LELTE peptide: effect of glycosylation on cellular activation and natural killing of human peripheral blood mononuclear cells. J. Am. Chem. Soc. 132, 6800-6808 (2010). IF= 8.580 9. K. Slámová, R. Gažák, P. Bojarová, N. Kulik, R. Ettrich, H. Pelantová, P. Sedmera, V. Křen: 4-Deoxy-substrates for β-N-acetylhexosaminidases: How to make use of its loose specificity. Glycobiology 20, 1002-1009 (2010). IF= 3.929 10. G. Catelani, F. D’Andrea, A. Griselli, L. Guazzelli, P. Němcová, K. Bezouška, K. Křenek, V. Křen: Deoxynojirimycin and its hexosaminyl derivatives bind to natural killer cells receptors rNKR-P1A and hCD69. Bioorg. Med. Chem. Lett. 20, 4645-4648 (2010). IF= 2.650 17 11. K. Slámová, P. Bojarová, L. Petrásková, V. Křen: β-N-Acetylhexosaminidase: What‘s in a name…? Biotech. Adv. 28, 682-693 (2010). IF= 8.250 12. N. Kulik, L. Weignerová, T. Filipi, P. Pompach, P. Novák, H. Mrázek, K. Bezouška, V. Křen, R. Ettrich. The α-galactosidase type A gene from Aspergillus niger encodes a fully functional α-N-acetylgalactosaminidase. Glycobiology 20, 1410-1419 (2010). IF= 3.929 Kapitola v knize: Martínková L., Pátek M., Veselá A.B., Kaplan O., Uhnáková B., Nešvera J.: Catabolism of nitriles. V (Alvarez H.M., Steinbüchel A., ed.) Biology of Rhodococcus, Microbiology Monographs series, Springer Verlag, pp. 171-206. Přednášky a postery: i. Veselá A.B., Martínková L., Kaplan O., Petříčková A., Malandra A., Rinágelová A., Benada O., Křen V., Bezouška K.: Purification and Characterization of Recombinant Nitrilase from Gibberella moniliformis Co-Expressed with GroES/EL Chaperone System, BIOCAT 2010, Hamburg (Germany), 29.8.-2.9.2010. Book of abstracts p. 159, poster P113. ii. Petříčková A., Martínková L., Veselá A.B., Kaplan O., Malandra A., Rinágelová A., Benada O., Křen V., Bezouška K.: Mining of sequence data for nitrilases in filamentous fungi: expression and characterization of nitrilases in Aspergillus, Gibberella, Neurospora and Penicillium genera. BIOCAT 2010, Hamburg (Germany), 29.8.2.9.2010. Book of abstracts p. 137, poster P091. iii. Veselá A.B., Martínková L., Petříčková A., Kaplan O., Rinágelová A., Křen V., Bezouška K., Malandra A., Cantarella M.: New fungal and bacterial nitrilases for biocatalysis and bioremediation, COST Action CM0701 CASCAT (WG1, WG3, WG4), Vilnius (Lithuania), 8.9.-11.9.2010. Proceedings, oral presentation. iv. Uhnáková B., Ludwig R., Haltrich D., Homolka L., Lisa L., Petříčková A., Křen V., Martínková L.: Biotransformation of brominated aromatics by basidiomycetes: roles of oxidative enzymes, COST Action CM0701 CASCAT (WG1, WG3, WG4), Vilnius (Lithuania), 8.9.-11.9.2010. Proceedings, oral presentation. v. Rinágelová A., Vejvoda V., Veselá A.B., Martínková L.: Development of screening and assay methods for enzymes of nitrile metabolism, COST Action CM0701 CASCAT (WG1, WG3, WG4), Vilnius (Lithuania), 8.9.-11.9.2010. Proceedings, poster. vi. Veselá A.B., Kubáč D., Vejvoda V., Martínková L. (2010) Hydrolysis of benzonitrile herbicides by soil actinobacteria. Poster 12P-09. 62. sjezd asociací českých a slovenských chemických společností. Pardubice 28.-30.6.2010. vii. K. Křenek: Carboxylated calixarenes acting as glycomimetics in immunoactivation, Biocatalysis and Medicinal Chemistry: Crossroads and Synergies, Semmering (Austria), 18.1.-21.1.2010. Book of abstracts: oral presentation. viii. V. Křen, O. Renaudet: Glycopeptide rafts – immunotherapeutic at “homeopatic” concentrations, Biocatalysis and Medicinal Chemistry: Crossroads and Synergies, Semmering (Austria), 18.1.-21.1.2010. Book of abstracts: oral presentation. ix. K. Slámová: 4-Deoxy hexosamines as novel substrates of β-N-acetylhexosaminidases: Ways to new glycomimetics, Biocatalysis and Medicinal Chemistry: Crossroads and Synergies, Semmering (Austria), 18.1.-21.1.2010. Book of abstracts: oral presentation. 18 x. L. Weignerová: Selective glycosylation of glycomimetics with β-N-acetylhexosaminidases, Biocatalysis and Medicinal Chemistry: Crossroads and Synergies, Semmering (Austria), 18.1.-21.1.2010. Book of abstracts: poster. xi. P. Marhol, R. Gažák, V. Křen: Comparison of C18 silica-rod monolithic and C18 packed columns in HPLC separation of silybin and ecatylsilybindiastereoisomers, Advances in Chromatography and Electrophoresis and Chiranal 2010, Olomouc (ČR), 8.2.-11.2.2010. Book of abstracts: oral presentation, p. 48, ISBN 978-80-244-2470-5. xii. K. Slámová, P. Bojarová, K. Křenek, R. Gažák, K. Bezouška, V. Křen: β-NAcetylhexosaminidase Catalyzed Transglycosylation with Altered Substrates, BIOCAT 2010, Hamburg (Germany), 29.8.-2.9.2010. Book of abstracts p. 135, poster P089. xiii. V. Křen, R. Gažák, P. Marhol, D. Biedermann: Do we need optically pure nutraceuticals?! Chemoenzymatic separation of silybin A and B and their biological activities, 10th International Nutrition and Diagnostics Conference, Praha (ČR), 4.9.-7.9.2010. Book of abstracts p.62, oral presentation L42. xiv. Pavlík A., Knoppová M., Kaplan O., Kubáč D., Nešvera J., Martínková L., Pátek MExpression of the genes for conversion of nitriles and amides in Rhodococcus erythropolis 11th International Symposium on the Genetics of Industrial Microorganisms. Melbourne, June 28 – July 1, 2010, Program Handbook p. 26, oral presentation. xv. Pavlík A., Kaplan O., Knoppová M., Nešvera J., Pátek M.: Expression of the nitrilhydratase and amidase genes and its regulation in Rhodococcus erythropolis, 25. kongres Československej spoločnosti mikrobiologickej, Stará Lesná 15. -18. 9. 2010. Abstrakty str. 198. Personální zajištění a vědecká výchova Do konce roku 2010 se podílí na práci centra (100 % prac. úvazku) Ing. David Kubáč, který dokončil a odevzdal disertační práci „Microbial enzymes transforming nitrogen compounds and their application in organic chemistry“. Obhajoba na VŠCHT (Ústav kvasné chemie a bioinženýrství, FPBT) se bude konat pravděpodobně v lednu 2011. Doktorandi: Mgr. Alena Petříčková, PřF UK v Praze, PGS 2. ročník - biochemie; školitelka: L.Martínková; téma disertační práce „Struktura a biokatalytické vlastnosti nitrilas z vláknitých hub“ Mgr. Anna Drozdová, PřF UK, PGS, školitel: V.Křen, téma disertační práce „Selektivní glykosylace imunoaktivních látek“ Mgr. Barbora Fliedrová, PřF UK, PGS, školitelka: L.Weignerová, téma disertační práce „Enzymy metabolismu mannosidů v přípravě N-acetyl-mannosaminových struktur“ Ing. Kristýna Slámová, VŠCHT, PGS, školitel: V.Křen, téma disertační práce „β-Nacetylhexosaminidasa z Talaromyces flavus“ Mgr. Kateřina Purchartová, PřF UK, PGS, školitel: V.Křen, téma disertační práce: „Metabolismus silybinu a isosilybinu“ Mgr. Adam Pavlík MSc. PřF UK, PGS, školitel M. Pátek: Analýza regulace exprese genů pro konverze nitrilů u Rhodococcus erythropolis 19 Pregraduální studenti a studenti bakalářských programů: Alicja Barbara Veselá, Bc., PřF UK v Praze, 2. ročník mag. studia – biochemie; školitelka: L.Martínková; téma „Nové možnosti aplikace nitrilas v biokatalýze a bioremediaci“ Anna Rinágelová, VŠCHT, 3. ročník bakal. studia – analýza potravin; praxe v Lab. biotransformací – téma „Heterologní exprese a charakterizace nitrilas z vláknitých hub“ Diplomant: Martin Kracík PřF UK, školitel M. Pátek Zuzana Matějčková, VŠCHT, 3. ročník bakal. studia; školitel: V.Křen; téma „Glykomimetika pro modifikaci proteinů“ Aleksandra Golovkova, VŠCHT, školitel: V.Křen, téma bakalářské práce „Syntéza monoesterů 2,3-dehydrosilybinu s karboxylovými kyselinami“ Lucie Husáková, 2. r. bak. studia školitel: M. Kotik Kateřina Adamcová, PřF UK, 2. r. bak. studia školitel: L.Weignerová Obhájené disertační práce: Mgr. Vojtěch Vejvoda PhD., PřF UK v Praze, „Nitrile-hydrolysing enzymes: Fungal nitrilases“; obhajoba 18.6.2010; školitelka L. Martínková Odevzdané disertační práce před obhajobou: Ing. David Kubáč, VŠCHT, PGS, školitelka: L.Martínková, téma disertační práce „Mikrobiální enzymy transformující dusíkaté látky a jejich aplikace v organické chemii“ odevzdáno - obhajoba pravděpodobně v lednu 2011 Ing. Ondřej Kaplan, VŠCHT, PGS, školitelka: M.Macková, téma disertační práce „Hydrolýza nitrilů pomocí vláknitých hub“ dokončuje - odevzání do konce r. 2010 Obhájené magisterské práce: Mgr. Kateřina Purchartová, PřF UK, školitelé: R.Gažák, M.Stiborová, téma diplomové práce „Využití chemoenzymových metod pro preparativní separaci diastereoisomerů silybinu“ Obhájené bakalářské práce: Michaela Novotná, VŠCHT, školitelé: V.Křen, J.Moravcová, téma bakalářské práce „Studium kysele katalyzované isomerace silybinu pro syntézu 10,11-cis-silybinu“ Zuzana Ježková, PřF UK, školitelka: L. Weignerová: Sulfáty silybinu Martin Fiala, VŠCHT, školitel: V.Křen, téma bakalářské práce „ Fungální glukosidasy a jejich využití pro syntézu glykomimetik s modifikovanými substráty“ Petra Kolářová, PřF UK, školitelé: D.Biedermann, V.Křen, téma bakalářské práce „Preparativní dělení diastereoisomeru separace silybinu a jeho sulfátů pomocí RP-HPLC“ 20 Daniela Gerstorferová, Bc., VŠCHT, školitel: M. Macková, téma bakalářské práce „Purifikace a charakterizace fungální α-L-rhamnosidasy“ Na řešení úkolů Centra se podílejí též další pracovníci Laboratoře biotransformací - Ing. Bronislava Uhnáková PhD, Ing. Petr Marhol, RNDr. David Biedermann, PhD. Rozvoj mezinárodních spoluprací: Evropské projekty Pokračovala spolupráce Laboratoře biotransformací s ostatními účastníky akce EU COST CM0701 („Cascade chemoenzymatic processes – New synergies between chemistry and biochemistry“). V pracovní skupině „Cascade reactions on the nitrile group“ jsme v tomto období spolupracovali hlavně s Universitou ve Stuttgartu na přípravě a studiu mutantních nitrilas (Prof. Andreas Stolz). Součástí této spolupráce je současný tříměsíční studijní pobyt Mgr. Aleny Petříčkové v této skupině. V rámci skupiny „Combined use of oxidoreductases for the selective modification of natural products” absolvovala Ing. Bronislava Uhnáková PhD. dvouměsíční studijní pobyt na univ. BOKU ve Vídni (prof. D. Haltrich). Náplní práce byla studie cellobiosa dehydrogenasy a dalších ligninolytických enzymů v basidiomycetách rodu Trametes a jejich uplatnění pro biotransformace tetrabromobisfenolu A. Připravuje se společná publikace. Dále naše skupina pokračovala na spolupráci na COST projektu D34 “Molecular Targeting and Drug Design in Neurological and Bacterial Diseases” - v lednu 2010 jsme uspořádali spolu s Prof. D. Haltrichem v Semmeringu (A) konferenci “Biocatalysis and Medicinal Chemistry: Crossroads and Synergies”, které se účastnilo celkem 64 účastníků a pozvání k plenárním přednáškám přijali význační odborníci jako M. Mihovilovic, Dan S. Tawfik, Don Hilvert a další. V rámci tohoto projektu byl na stáži v Grenoble (Dr. O. Renaudet) Ing. K. Křenek, který se zde zabýval syntézou analogů imunoaktivních LELTE peptidů. Pokračuje spolupráce na EU COST CM0602 projektu „Inhibitors of angiogenesis: design, synthesis and biological exploitation“ „Angiokem“ (2007-2011). Pokračuje spolupráce na EU COST CM0804 Chemical Biology with Natural Products, konkrétně s dr. Patrickem Trouillas, Limoges (viz stáž dr. D. Biedermanna tamtéž) na in silico modelování streomerů silybinu a výpočtech QSAR parametrů. Pokračuje spolupráce s Prof. R. Agarwalem v rámci bilaterálního CZ-USA projektu AMVIS na testování nových derivátů silybinu jako protinádorových látek. Bilaterální spolupráce s prof. L. Ellingem (Univ. Aachen, DE) na enzymové syntéze glykomimetik (stáže studentů Drozdová, Bojarová). Uděleny dva nové kolaborativní evropské projekty 7. FP (od ledna 2011) NOVOSIDES "Novel Biocatalysts for the Production of Glycosides" [call: KBBE.2010.3.301 -Robust and novel biocatalysts for industrial applications] BIONEXGEN "Developing the Next Generation of Biocatalysts for Industrial Chemical Synthesis " [call: KBBE.2010.3.3-02 Biotechnology for 'greening' the chemical industry Industrial bioprocesses for fine and speciality chemicals and intermediates] Zahraniční hosté na pracovišti 21 Marcela Múdra (Univ. Komenského Bratislava) 1. - 31. 3. 2010 v rámci mezinárodního projektu COST EU COST CM0602 projektu „Inhibitors of angiogenesis: design, synthesis and biological exploitation“ „Angiokem“ Nguyen Hoang Anh (BOKU, Vídeň) 1. 11. - 17. 12. 2010 v rámci mezinárodního projektu ESF/COST CM0701 („Cascade chemoenzymatic processes...“) Stáže pracovníků Centra a studentů v zahraničí: Bronislava Uhnáková 10.1. – 26. 2. University of Natural Resources and Applied Life Science (BOKU), Vídeň, Rakousko Mgr. Alena Petříčková 3.9. - 3.12.2010 Univ. Stuttgart, Německo; COST-STSM-CM07016664 “Mutations of fungal nitrilases” Mgr. Anna Drozdová, 11.10.-21.11.2010, Dept. of Biotechnology and Helmholtz-Institute for Biomedical Engineering, Aachen, Německo, COST- STSM-CM0701-6716, “Glycosylation with mutant His6-Tag-propeptide-catβ4GalT1“ Ing. Karel Křenek, 3.5.-29.5.2010, Univerzita Jean Fourier, Grenoble, Francie, COST D34, “New LELTE analog synthesis” RNDr. David Biedermann, PhD., 11.4.-27.4.2010, Limoges, Faculté de Pharmacie, Francie, COST action CM0804 STSM , „In silico conformational analysis of silybin stereomers“ RNDr. David Biedermann, PhD., 5.6.-20.6.2010, University of Colorado, Denver, USA, AMVIS ME10027, „Testy protinádorové aktivity derivátů silybinu“ RNDr. David Biedermann, PhD., 1.9.2010-dosud, Wien, Technical University Wien, Rakousko, Stipendium der Stipendienstiftung der Republik Österreich für Post docs, „Preparation of chiral lactones and anhydrides using whole – cell Baeyer-Villiger biooxidation“ RNDr. Pavla glykomimetik. Bojarová, PhD., 11.10.-27.10.2010, Německo: Enzymová syntéza Aktivní účast studentů na konferencích: Alicja Barbara Veselá, 62. sjezd asociací českých a slovenských chemických společností. Pardubice 28.-30.6.2010. Alicja Barbara Veselá, Biocat 2010, Hamburg, Německo; 29.8.-2.9.2010. Alicja Barbara Veselá, Workshop of COST Action CM0701 CASCAT (WG1, WG3, WG4), Vilnius (Lithuania), 8.9.-11.9.2010. Mgr. Alena Petříčková, Biocat 2010, Hamburg, Německo; 29.8.-2.9.2010. Anna Rinágelová, Workshop of COST Action CM0701 CASCAT (WG1, WG3, WG4), Vilnius (Lithuania), 8.9.-11.9.2010. 22 Ing. Karel Křenek, Biocatalysis and Medicinal Chemistry: Crossroads and Synergies, Semmering, Rakousko, 18.1.-21.1.2010. Ing. Karel Křenek, COST ACTION D34, Florencie, Itálie, 13.10.-16.10.2010. Ing. Kristýna Slámová, Biocatalysis and Medicinal Chemistry: Crossroads and Synergies, Semmering, Rakousko, 18.1.-21.1.2010. Ing. Kristýna Slámová, BIOCAT 2010, Hamburg, Německo, 29.8.-2.9.2010. Ing. Petr Marhol, 4th Monolith Summer School&Symposium, Portoroz, Slovinsko, 29.5.3.6.2010. Mgr. Anna Drozdová, Summer Course Glycosciences, Wageningen, Holandsko, 17.5.20.5.2010. Mgr. Barbora Fliedrová, Summer Course Glycosciences, Wageningen, Holandsko, 17.5.20.5.2010. RNDr. Pavla Bojarová, PhD., BIOCAT 2010, Hamburg, Německo, 29.8.-2.9.2010. Mgr. Kateřina Purchartová, ESF-COST High-Level Research Conference on Natural Products Chemistry, Biology and Medicine III, Acquafredda di Maratea, Itálie, 5.9.-10.9.2010. 23 Zpráva 2010 – MU Brno Postup plnění úkolů 2010: Byla izolována a biochemicky charakterizována nová dehalogenasa DhcA z extremofilní bakterie Hahella chejuensis KCTC 2396. Tato dehalogenasa pochází z halofilní bakterie a vykazuje významně vyšší aktivitu v pufru obsahujícím zvýšenou koncentraci halogenidových iontů. Pokračováním projektu bude studium molekulárního mechanismu zvýšené aktivity DhcA s využitím enzymové kinetiky a krystalografické analýzy, která bude provedena ve spolupráci se skupinou Dr. I. Kuté Smatanové z ÚSBE AVČR a ÚFB JU Nové Hrady. Ve shodě s návrhem byl v roce 2010 studován vliv organických solventů na strukturu a aktivitu halogenalkan dehalogenas. Bylo studováno celkem 13 různých s vodou-mísitelných organických solventů. Na základě výsledků aktivitních měření a studia struktury proteinů v roztoku promocí cirkulárního dichroismu a fluorescenční spektroskopie byly vybrány 3 solventy (formamid, aceton a isopropanol), u kterých byly provedeny detailní kinetické analýzy a ve spolupráci se skupinou Doc. R. Ettricha počítačové simulace. Výsledkem projektu je pochopení molekulárního mechanismu inaktivace enzymů organickými kosolventy, které je nezbytné pro design robustních katalyzátorů. Získané výsledky byly prezentovány formou zvaného příspěvku na Gordon Research Conference on Biocatalysis, Smithfield, USA (11.-16. července 2010) a v přípravě je jejich publikace. V roce 2010 jsme dokončili studium strukturní podstaty enantioselektivity halogenalkan dehalogenas s využitím enzymové kinetiky, proteinové krystalografie, místněcílené mutageneze, termodynamické analýzy a počítačového modelování. Prokázali jsme, že modifikace povrchové smyčky halogenalkan dehalogenas ovlivňuje jejich enantiodiskriminativní chování. Teplotní závislost enantioselektivity u β-bromoalkanů je po odstranění smyčky převrácená, při vložení dodatečné bodové mutace se závislost selektivity navrátí zpět. Toto chování nebylo pozorováno s α-bromoestery a dokládá rozdílnou strukturní podstatu enantiodiskriminace těchto dvou skupin substrátů. Obrázek 1. Dvě strukturní podstaty enantioselektivity halogenalkan dehalogenas: DbjA (zelená), DbjA Δ (červená) a DbjA Δ + His139Ala (černá) s 2-methyl bromobutyratem (vlevo) a 2-bromopentanem (vpravo). Mutace se smyčce mají výrazné účinky na aktivní místo, vazebné orientace a reaktivitu (R)-enantiomeru (černá) a ( S)-enantiomeru (červená). N a W na obrázku představují Asn38 a Trp104 (Angewandte Chemie 49: 6111). 24 Počet registrovaných uživatelů programu CAVER vyvíjeného v rámci CBB dosáhl na podzim letošního roku 3000 a práce prezentující výstupy z programu vyšly v renomovaných vědeckých časopisech Nature Chemical Biology, Nature Methods, PNAS, JBC, aj. Program byl doplněn o nový grafický interface umožňující flexibilní rozšiřování programu pomocí modulů a vizualizaci tisíců struktur nezbytných pro studium dynamiky tunelů v čase. Obrázek 2. Webové rozhraní k programu CAVER sloužícího k výpočtu a vizualizaci tunelů v proteinech (http://loschmidt.sci.muni.cz/caver/). Se skupinou Dr. I. Kuté Smatanové z ÚSBE AVČR a ÚFB JU Nové Hrady byly krystalovány a vyřešeny struktury celé řady mutantních dehalogenas nesoucích mutace v přístupových tunelech: DhaA04, DhaA13, DhaA14, DhaA15, DhaA31. Některé struktury zachytily i přítomnost ligandů v aktivním místě enzymu. Vyřešené struktury poskytnou po doplnění biochemických dat v roce 2011 informaci o molekulárním mechanismu výměny ligandů mezi aktivním centrem a okolním solventem. Akce pořádané v roce 2009: Loschmidtovy laboratoře při Ústavu experimentální biologie MU organizovaly 5.-8.září 2010 první ročník Letní školy proteinového inženýrství. O účast na škole projevilo zájem 105 uchazečů, z nichž bylo k účasti vybráno 14 vysokoškolských a 6 středoškolských studentů. Účastnící Letní školy projevili spokojenost s odborným obsahem i organizačním zajištěním akce. Příští ročník Letní školy bude organizován v roce 2012. Dále jsme připravili Dny otevřených dveří pro laickou veřejnost (23. září 2011) a pro 26 středoškolských učitelů z různých států Evropské Unie (26. Října 2010), navštěvujících Brno v rámci evropského projektu zaměřeného na výuku biotechnologie. 25 Postgraduální studenti: 1. Mgr. Pavel Dvořák Fakulta / VŠ Program Obor(y) Téma Stav práce 2. Přírodovědecká fakulta / Masarykova univerzita DSP Biologie 2009/2010-dosud Molekulární biologie a genetika Design a konstrukce proteinů pro biomedicínské a enviromentální aplikace Probíhá Mgr. Veronika Štěpánková Fakulta / VŠ Program Obor(y) Téma Stav práce Přírodovědecká fakulta / Masarykova univerzita DSP Biochemie 2007/2008-dosud Biochemie Modifikace enzymů nekonvenčními solventy pro technologické aplikace Probíhá Mgr. Khomaini Hasan 3. Fakulta / VŠ Program Obor(y) Téma Stav práce 4. Přírodovědecká fakulta / Masarykova univerzita DSP Biochemie 2006/2007-dosud Biochemie Isolation and Charakterization of Novel Dehalogenaliny Enzymes Probíhá Mgr. Šárka Bidmanová Fakulta / VŠ Program Obor(y) Téma Stav práce 5. Přírodovědecká fakulta / Masarykova univerzita DSP Chemie 2006/2007-dosud Chemie životního prostředí Vývoj optických biosensorů pro monitoring kontaminantů v životním prostředí Probíhá Mgr. Jan Brezovský Fakulta / VŠ Program Obor(y) Téma Stav práce Přírodovědecká fakulta / Masarykova univerzita DSP Chemie Chemie životního prostředí Počítačové modelování enzymů Probíhá 2006/2007-dosud 26 6. Fakulta / VŠ Program Obor(y) Téma Stav práce 7. Mgr. Táňa Koudeláková Přírodovědecká fakulta / Masarykova univerzita DSP Chemie 2004/2005-dosud Chemie životního prostředí Izolace a konstrukce biokatalyzátorů pro enviromentální aplikace Probíhá Mgr. Eva Chovancová Fakulta / VŠ Program Obor(y) Téma Stav práce 9. Přírodovědecká fakulta / Masarykova univerzita DSP Chemie 2009/2010-dosud Chemie životního prostředí Počítačový design enzymů pro dehalogenaci enviromentálních polutantů Probíhá Mgr. Martin Klvaňa, Ph.D. Fakulta / VŠ Program Obor(y) Téma Stav práce Přírodovědecká fakulta / Masarykova univerzita DSP Biologie 2005/2006-2009/2010 Mikrobiologie Strukturně-funkční a dynamické vztahy halogenalkan dehalogenas Obhájeno Stav financí: pro rok 2010 nebyly investice plánovány mzdové prostředky jsou čerpány v souladu s návrhem neinvestiční prostředky jsou čerpány v souladu s návrhem Plán prací pro rok 2011: V průběhu řešení projektu bylo získáno velké množství unikátních krystalografických dat v podobě struktur divokých typů a variant proteinů vyřešených do atomárního rozlišení. Jedním z důležitých cílů řešených v roce 2011 bude komplementace struktur daty z biochemických a biofyzikálních měření, které umožní interpretaci struktur, detailní popis strukturně-funkčních vztahů a publikování výsledků v renomovaných biochemických časopisech. Publikace: 27 1. Bidmanová, S., Chaloupková, R., Damborský, J., Prokop, Z. (2010) Development of Enzymatic Fiber-optic Biosensor for Detection of Halogenates Hydrocarbons. Analytical and Bioanalytical Chemistry 398: 1861-1966. IF = 3.480 2. Martins dos Santos, V.A.P., Damborský, J. (2010) Systems Biology at Work. Current Opinion in Biotechnology 21: 498-501. IF = 7.820 3. Stsiapanava, A., Dohnálek, J., Gavira, J.A., Kutý, M., Koudeláková, T., Damborský, J., Kutá Smatanová, I. (2010) Atomic Resolution Studies of Haloalkane Dehalogenases DhaA04, DhaA14 and DhaA15 with Engineered Access Tunnels. Acta Crystallographica D66: 962-969. IF = 2.943 4. Prokop, Z., Sato, Y., Brezovský, J., Mozga, T., Chaloupková, R., Koudeláková, T., Jeřábek, P., Štěpánková, V., Natsume, R., van Leeuwen, J.G.E., Janssen, D.B., Florián, J., Nagata, Y., Senda, T., Damborský, J., 2010: Enantioselectivity of Haloalkane Dehalogenases and its Modulation by Surface Loop Engineering. Angewandte Chemie 49: 6111-6115. IF = 11.829 5. Bidmanová, S., Pohanka, M., Cabal, J., Prokop, Z., Damborský, J., 2010: Early Warning Biosensors for Detection of Chemical Warfare Agents. Chemicke Listy 104: 302-308. IF = 0.717 6. Malčíková, J., Tichý, B., Damborský, J., Kabáthová, J., Trbušek, M., Mayer, J., Pospíšilová, Š., 2010: Analysis of the DNA-Binding Activity of p53 Mutants Using Functional Protein Microarrays and its Relationship to Transcriptional Activation. Biological Chemistry 391: 197-205. IF = 3.226 7. Altmannová, V., Eckert-Boulet, N., Arneric, M., Kolesár, P., Chaloupková, R., Damborský, J., Sung, P., Zhao, S., Lisby, M., Krejčí, L. Rad52 SUMOylation Affects the Efficiency of the DNA Repair. Nucleic Acids Research 38: 4708-4721. IF = 7.479 28 Přednášky: Mozga, T., Prudniková, T., Chaloupková, R., Rezáčová, P., Sato, Y., Kutý, M., Prokop, Z., Nagata, Y., Kutá Smatanová, Damborský, J.: Biochemical and structural characterization of novel haloalkane dehalogenase DbeA from Bradyrhizobium elkani USDA94 possesing two halide binding sites, 8th Discussion in Structural Molecular Biology and Bioinformatics, March 18-20, 2010, Nove Hrady CZ, (prezented by TM). Štěpánková, V., Khabiri, M., Minofar, B., Prokop, Z., Ettrich, R., Damborský, J.: Effect of organic solvents on structure and function of haloalkane dehalogenases, 8th Discussion in Structural Molecular Biology and Bioinformatics, March 18-20, 2010, Nove Hrady CZ, (prezented by VŠ). Chovancová, E., Pavelka, A., Damborský, J.: Hotspot wizard: nástroj pro inženýrství enzymů, Sigma-Aldrich, May 25-28, 2010, Milovy, CZ (presented by ECH). Koudeláková, T., Chaloupková, R., Pavlová, M., Zimmer, Ch., Bornscheuer, U.T., Damborský J.: Zvýšení stability enzymu inženýrstvím přístupových tunelů, Sigma-Aldrich, May 25-28, 2010 , Milovy, Czech Republic, (presented by TK). Drienovská, I., Fořtová, A., Chaloupková, R., Damborský J.: Characterization of novel haloalkane dehalogenase DhcA from extremophilic microorganism Hahella chejuensis KCTC 2396. GEM 2010, May 8-9, 2010, Brno, CZ (presented by ID). Damborský, J., Prokop, Z., Chaloupková, R., Chovancová, E., Koudeláková, T., Brezovský, J., Štěpánková, V., Pavelka, A., Dvořák, P.: Engineering of Enzymes by Modification of Access Tunnels, GEM 2010, May 8-9, 2010, Brno CZ (presented by JD). Prokop, Z., Fořtová, A., Chaloupková, R., Pavlová, M., Chovancová, E., Brezovský, J., Klvaňa, M., Koudeláková, T., Mozga, T., Pavelka, A., Dvořák, P., Straková, M., Damborský, J.: Engineering of Enzymes by Modification of Access Tunnels, Novel Enzymes, April 14 17 2010, Exeter, UK (presented by ZP). Prokop, Z., Sato, Y., Brezovský, J., Mozga, T., Chaloupková, R., Koudeláková T., Jeřábek, P., Štěpánková, V., Natsume, R., van Leeuwen, J.E.V., Janssen, D.B., Florian, J., Nagata, Y., Senda, T., Damborský, J.: Enantioselectivity of Haloalkane Dehalogenases and its Modulation by Surface Loop Engineering, Trends in Enzymology, June 13-17, Ascona, Switzerland (presented by ZP). Damborský, J., Koudelaková, T., Štěpánková, V.: Structure and activity of haloalkane dehalogenases in organic co-solvents, Gordon Research Conference, July 11-16, 2010, Smithfield, USA (presented by JD). Damborský, J.: Protein Engineering of Biocatalysts, Hofmeisterfest, October 13-16, 2010, Prague, CZ (presented by JD). Hasan, K., Koudeláková, T., Fořtová, A., Chaloupková, R., Nagata Y., Damborský, J., Prokop Z.: Kinetics and enantioselectivity of haloalkane dehalogenase from Agrobacterium tumefaciens c58, XIV. Setkání biochemiků a molekulárních biologů, 20.-21. dubna 2010, Brno, CZ (presented by KH). 29 Štěpánková, V., Chaloupková, R., Brezovský, J., Khabiri, M., Ettrich, R., Damborský, J.: How do organic solvents affect structure and function of haloalkane dehalogenases? XIV. Setkání biochemiků a molekulárních biologů, 20.-21. dubna 2010, Brno, CZ (presented by VŠ). Postery: Dvořák, P., Pavlová, M., Klvaňa, M., Brezovský, J., Chaloupková, R., Prokop, Z. and Damborský, J.: Increasing activity of bacterial biocatalyst with toxic anthropogenic substrate using methods of protein engineering. 25th International Symposium on Microscale Bioseparations, March 21-25, 2010, Praha, CZ (presented by PD). Bidmanová, Š., Prokop, Z., Chaloupková, R., Damborský, J: Construction and characterization of fiber-optic biosensor based on haloalkane dehalogenase, Europt(r)ode X, March 28-31, 2010, Prague,CZ (presented by ŠB). Sýkora, J., Hof, M., Fořtová, A., Damborský, J,: Sensing hydration and mobility at the vicinity of the active site of enzymes by means of fluorescence spectroskopy, Europt(r)ode X, March 28-31, 2010, Prague, CZ (presented by JS). Bidmanová, Š., Prokop, Z., Chaloupková, R., Damborský, J: Optical biosensor based on haloalkane dehalogenase for detection of halogenated hydrocarbons in the environment. Biosensors, 26-28 May 2010, Glasgow, UK (presented by ŠB). Štěpánková, V., Chaloupková, R., Khabiri, M., Minofar, B., Prokop, Z., Ettrich, R., Damborský, J.: Struktura a funkce haloalkándehalogenas v organických rozpouštědlech, Sigma-Aldrich, May 25-28, 2010, Milovy, CZ, (presented by VŠ). Koudeláková, T., Chaloupková, R., Zimmer, Ch., Khabiri, M., Ettrich, R., Bornscheuer, U.T., Damborský, J.: Improvement of Haloalkane Dehalogenase Stability by Engineering of its Access Tunnels, Trends in Enzymology, June 13-17, Ascona, Switzerland, (presented by TK). Lahoda, M., Stsiapanava, A., Mesters, J., Koudeláková, T., Damborský, J., Kutá Smatanová, I.: Structural analysis of DhaA12 mutant of the haloalkane dehalogenase from Rhodococcus rhodochrous NCIMB 13064, International School of Crystallography, June 3-13, 2010, Erice, Itálie (presented by ML). Hasan, K., Koudeláková, T., Fořtová, A., Chaloupková, R., Nagata, Y., Damborský, J, Prokop, Z.: Haloalkane dehalogenase from Agrobacterium tumefaciens C58 with new halidestabilising residues and unique kinetics, Trends in Enzymology, June 13-17, Ascona, Switzerland (presented by KH). Biedermannová, L., Prokop, Z., Chaloupková, R., Dvořák, P., Damborský, J., Wade, R.: Investigation of Ligand Passage in Proteins Investigation of Ligand Passage in Proteins, Computational Chemistry, August 29 - September 3, Les Diablerets, Switzerland (presented by LB). 30