Elektrochemie a struktura nukleových kyselin

(Vedoucí skupiny: Miroslav Fojta)

Zajímají nás vztahy mezi primární (sekvence), sekundární (globální a lokální konformace) a/nebo terciární (superhelicita, topologie) strukturou DNA a jejími interakcemi s nabitými povrchy elektrod. Tyto interakce se promítají do elektrochemických (oxidace, redukce) a/nebo povrchových (adsorpce, 2D kondenzace) aktivit DNA a jejích složek. Donedávna byla elektrochemická redukce nukleových kyselin proveditelná pouze na elektrodách na bázi rtuti, zatímco jejich oxidace byla víceméně omezena na použití uhlíkových elektrod. Naše nedávné poznatky otevřely možnost studia redukce nukleových kyselin na elektrodách z pyrolytického grafitu, což umožňuje provádět měření redukce i oxidace za použití stejného elektrodového materiálu. Na druhou stranu nyní můžeme využít v katodické oblasti, kde struktura DNA významně ovlivňuje měřené signály, dva různé elektrodové materiály, což rozšiřuje paletu proměnných pro optimalizaci podmínek pro strukturně citlivou analýzu DNA. Zabýváme se také detailními studiemi vlivů mikro/nanostruktury povrchu uhlíkových elektrod a povrchové chemie na elektrochemické chování polymerních nukleových kyselin, jejich monomerních složek a příbuzných skupin sloučenin.

 

Elektrochemie modifikovaných nukleových kyselin

(Vedoucí skupiny: Luděk Havran)

Skupina se zabývá aplikací chemicky značených molekul DNA pro vývoj elektrochemických biosenzorů. Značená DNA se připravuje inkorporací chemicky modifikovaných nukleobází pomocí DNA polymeráz nebo přímou modifikací syntetických oligonukleotidů. Inkorporované modifikované nukleobáze nesou elektrochemicky aktivní substituenty nebo funkční skupiny vhodné pro jiné modifikační reakce. Součástí tohoto výzkumu jsou také studie vlivu chemické modifikace na strukturu DNA a její elektrochemické chování na různých typech pracovních elektrod. Vývoj je zaměřen především na oblast biochemických biosenzorů pro sledování různých interakcí DNA (hybridizace DNA, poškození DNA, protien-DNA interakce).

 

Nanostrukturované povrchy pro analýzu biomolekul

(Vedoucí skupiny: Aleš Daňhel)

Výzkum skupiny je zaměřen na studium možností přípravy a vlastností mikrokrystalů a nanočástic stříbrného amalgámu nanesených na vybrané povrchy (různé formy uhlíku, kovy (Ag, Au, Pt) a transparentní materiály (ITO, FTO)). Cílem je studium a optimalizace podmínek elektrochemických, chemických a vakuových napařovacích technik pro přípravu krystalových mikroelektrod a nanostrukturovaných povrchů s ohledem na jejich morfologii, chemické složení, elektrochemické vlastnosti, spektrální odrazivost a excitabilitu povrchových plazmonů, které jsou klíčové pro jejich úspěšné využití v elektrochemických a optických metodách (spektroelektrochemie, spektroskopická elipsometrie, povrchová plazmonová rezonance) pro analýzu například  biomolekul. Část projektu se zabývá studiem interakcí vybraných organických sloučenin a biopolymerů (DNA, RNA, proteiny) s povrchem mikrokrystalů a nanočástic stříbrného amalgámu s cílem získat základní informace důležité pro potenciální vývoj nových elektrochemických a optických (bio)senzorů.

 

Katalytické vylučování vodíku u biomakromolekul a rozpoznání struktury glykanů v glykoproteinových biomarkerech

(Vedoucí skupiny: Veronika Ostatná)

Vliv struktury biomakromolekul (zejména proteinů a nukleových kyselin) a jejich komplexů na katalytické vylučování vodíku na elektricky nabitých površích. Rozlišení struktury glykanů v glykoproteinových rakovinových biomarkerech. Používáme také přístupy založené na značení, kde jsou proteiny, převážně glykoproteiny a jejich glykanové části, značeny komplexy osmia.

 

 

Interakce proteinů s DNA

(Vedoucí skupiny: Václav Brázda)

Hlavním cílem laboratoře je objasnit vazebné preference různých proteinů k jejich cílovým sekvencím a lokálním strukturám DNA, porovnat schopnosti vazby izoforem proteinu p53 na nekanonické struktury DNA, studovat stabilitu a interakční partnery interagující s lokálními strukturami DNA společně s jejich vlivem na biologické systémy, a vývoj a ověřování bioinformatických nástrojů pro analýzu nukleových kyselin a proteinů. Nedávno jsme zveřejnili nástroj pro inverzní repetice tvořící křížové struktury a G4Hunter web pro predikci G-quadruplexů. Tyto nástroje jsou dostupné na: bioinformatics.ibp.cz

 

Brázda, V.; Coufal, J. Recognition of Local DNA Structures by p53 Protein. Int. J. Mol. Sci. 2017, 18, 375. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28208646

 

Struktura a topologie DNA v biologii rodiny p53 a telomer

(Vedoucí skupiny: Marie Brázdová)

Struktura a topologie DNA hraje důležitou roli v biologii proteinů rodiny p53 a telomer. Zaměřením výzkumné skupiny je studium role superhelicity a nekanonických struktur DNA a RNA, zejména G-kvadruplexů a triplexů, v několika oblastech. Především jde o studium jejich významu pro nádorově supresorovou funkci standardních typů proteinů rodiny p53. Druhou oblastí je analýza těchto nekanonických struktur jako regulačních oblastí v promotorech cílových genů onkogenních mutantních proteinů p53. Zabýváme se zejména systematickým studiem vlivu struktury G-kvadruplexu na jeho rozpoznávání nejen proteiny p53. Třetí oblastí je studium úlohy p53, protein-proteinových interakcí a G-kvadruplexů v biologii telomer.