Název projektu: Fascinující struktura Hollidayova spoje: Klíčový prvek biofyziky DNA studovaný molekulově dynamickými simulacemi
Číslo projektu: 25-16134S
Hlavní řešitel: RNDr. Miroslav Krepl, Ph.D.
Poskytovatel: Grantová agentura České republiky (GA ČR)
Doba řešení: 2025–2027
Pracoviště: Biofyzikální ústav AV ČR, v.v.i.
Popis projektu
Projekt se zaměřuje na detailní studium tzv. Holliday Junction (HJ), unikátní čtyřvláknové struktury DNA, která hraje klíčovou roli v opravách genetického materiálu a při výměně genetické informace mezi chromozomy. Tyto procesy jsou zásadní pro stabilitu genomu, buněčné přežití i genetickou variabilitu organismů. Přestože biologický význam těchto struktur je dobře znám, jejich dynamické chování a strukturální vlastnosti zůstávají dosud jen částečně pochopeny.
Cílem projektu je využít pokročilé výpočetní metody, zejména molekulárně-dynamické simulace, k podrobnému popisu struktury, pohybů a interakcí Holliday Junction na atomární úrovni. Výzkum se zaměří na několik klíčových aspektů: přeměny mezi různými konformačními stavy, tzv. branch migration (posun místa křížení vláken DNA), a interakce s proteiny, které tyto procesy v buňce řídí.
Významnou součástí projektu je také aplikace získaných poznatků v oblasti DNA nanotechnologií. Holliday Junction totiž slouží jako stavební blok pro konstrukci nanostruktur a materiálů. Lepší pochopení jejich vlastností může vést k efektivnějšímu návrhu nových funkčních nanostruktur využitelných například v medicíně nebo nanoelektronice.
Projekt navazuje na předchozí úspěšný výzkum řešitelského týmu a přináší inovace jak v samotné metodice simulací, tak v interpretaci experimentálních dat. Očekávaným výstupem je zásadní prohloubení znalostí o dynamice DNA, publikace v prestižních vědeckých časopisech a posílení mezinárodní spolupráce.
Celkově projekt přispěje k lepšímu pochopení základních biologických procesů i k rozvoji moderních technologických aplikací založených na DNA.