Informace o projektu

Pochopení fungování biologických katalyzátorů patří mezi důležité milníky biologického a biochemického výzkumu. Enzymy urychlují chemické reakce v buňkách a jsou nezbytné pro fungování každého živého organismu. Ani 120 let od publikování prvního modelu enzymové katalýzy držitelem Nobelovy ceny za chemii Emilem Fischerem není molekulární podstata enzymové katalýzy uspokojivě vysvětlena. Pro funkci enzymů je důležité aktivní místo, ale i transportní cesty umožňující vazbu substrátů do aktivního místa. Rozměr, tvar, fyzikálně-chemické vlastnosti a dynamika těchto cest určuje přístupnost aktivního místa pro malé molekuly a tím i biologickou aktivitu enzymů. Detailní popis transportních procesů je důležitý pro pochopení funkce enzymů a jejich modifikaci proteinovým inženýrstvím. Multidisciplinární přístup ke studiu transportních procesů je založen na kombinaci experimentálních a teoretických metod charakterizace enzymů. Experimentální metody využívají zejména místně cílenou mutagenezi, strukturní analýzu a tranzitní kinetiku. Teoretické postupy využívají geometrickou analýzu enzymu a pokročilé molekulární simulace. Geometrická analýza je velmi rychlá, avšak poskytuje pouze kvalitativní informace. Pokročilé simulace popisují systém kvantitativně, ale jejich nastavení a analýza je velmi složitá a náročná na výpočetní zdroje. V tuto chvíli neexistují nástroje pro studium transportních procesů, které by poskytovaly výhody rychlé geometrické analýzy současně s popisností sofistikovaných metod založených na studiu molekulárních interakcí. Cílem předkládaného projektu je vývoj informatických postupů a nástrojů efektivně propojujících geometrické a fyzikálně chemické přístupy k analýze transportních procesů a jejich experimentální validace při konstrukci nových biokatalyzátorů. K naplnění tohoto cíle budou vyvinuty nástroje, které v rámci geometricky identifikovaných molekulárních tunelů umožní efektivně popsat molekulární interakce s transportovaným ligandem. S použitím těchto