Public information

Klíčové biomolekuly jako DNA, RNA a bílkoviny uskutečňují i ty nejjemnější biologické funkce především na základě svých unikátních trojrozměrných (3D) struktur. Příroda dokázala v průběhu evoluce vyvinout neuvěřitelné bohatství trojrozměrných architektur biomolekul. Nalezení vztahu mezi primární genetickou informací a 3D strukturou kódovaných biomolekul je zásadním krokem k pochopení všech biochemických procesů. Díky nevídanému vývoji výkonných počítačových technologií v uplynulých 10 letech lze dnes efektivně studovat 3D strukturu biomolekul i pomocí teoretických přístupů a počítačových simulací. Laboratoř struktury a dynamiky nukleových kyselin BFÚ AV ČR patří k předním světovým laboratořím zabývajícím se modelováním 3D struktur molekul DNA a RNA, v přímé spolupráci s řadou zahraničních teoretických i experimentálních pracovišť. Mimo jiné se zabývá studiem vlastností základních stavebních bloků ribosomů, unikátních biomolekulárních strojů, jež syntetizují bílkoviny.

 
Ribosom představuje buněčnou nukleoproteinovou továrnu, která je zodpovědná za syntézu všech proteinů v buňce. Přestože vytvoření peptidové vazby je relativně jednoduchý proces, cesta vedoucí k jejímu vzniku je velmi komplexní. Při syntéze proteinů dochází v ribosomu k významným strukturním změnám, jejichž základem je modulární charakter ribosomální RNA, která připomíná stavebnici LEGO.

 
Jednotlivé součástky "stavebnice", tzv. RNA motivy, jsou studovány počítačovými metodami. Jejich 3D struktura je nezávislá na kontextu, a proto je možno je studovat izolovaně a popsat jejich základní strukturně-dynamické vlastnosti. Počítačové studium RNA Kink-turn motivů (struktura na obrázku) ukázalo, že tyto RNA elementy mohou fungovat jako flexibilní klouby ribosomální RNA a mohou se významně podílet na zprostředkování rozsáhlých dynamických pohybů, ke kterým v ribosomu dochází při jednotlivých fázích syntézy bílkovin.

 
Bakteriální ribosom je terčem řady antibiotik, které různým způsobem blokují jeho funkci. Pomocí počítačových metod lze studovat detailní mechanismus jejich účinku a navrhnout nové efektivnější látky.