Výzkum exotických struktur nukleových kyselin a proteinů

Exotické struktury nukleových kyselin (odborně nazývané Non B-DNA) se svým tvarem odlišují od pravotočivé dvouřetězcové molekuly DNA. Tyto struktury se často vyskytují v regulačních oblastech klíčových genů a hrají zásadní role v přirozených molekulárních procesech uvnitř buněk, ale také v rozvoji nádorových a neurodegenerativních onemocnění. Mezi nejznámější takové struktury patří čtyřřetězcové G-kvadruplexy, levotočivá Z-DNA a DNA-triplexy, ale jejich portfolio se neustále rozšiřuje – jde o velmi živou a dynamickou oblast vědy s potenciálem biomedicínského využití.

Náš výzkum je rozdělen do dvou částí – bioinformatické (s využitím výpočetní techniky) a laboratorní. Bioinformatická část se zaměřuje na detailní výzkum lokalizace sekvencí, které jsou schopné tyto Non-B DNA struktury tvořit u organismů napříč stromem života. Díky nejmodernějším přístupům jsme schopni rovněž modelovat jejich výsledný 3D tvar a předpovídat interakce těchto struktur s proteiny (molekulární docking). Laboratorní metody využíváme jednak molekulárně-biologické (EMSA, qPCR, ELISA), tak biofyzikální (cirkulární dichroismus, absorpční spektroskopie). Tyto metody slouží k ověření bioinformatických predikcí schopností sekvencí tvořit Non-B DNA struktury, případně k charakterizací interakcí těchto struktur s proteiny.

V poslední době se zaměřujeme také na výzkum dlouhověkosti organismů s extrémní délkou života (např. žralok malohlavý žijící téměř 400 let), s cílem odhalit její molekulárně-biologický základ. Získané poznatky by mohly otevřít cestu k delšímu a zdravějšímu životu i nás lidí.

Týmové zabezpečení:

  • doc. Petr Pečinka, CS.c.
  • Mgr. Jiří Červeň, Ph.D.
  • Mgr. et. Mgr. Martin Bartas, Ph.D.
  • Mgr. Kristyna Slychko
  • Mgr. Kristýna Kundrátová
  • Mgr. Adriana Volná
  • Prof. Mgr. Václav Brázda, Ph.D.

Významné projekty

Využití technik genomiky a transkriptomiky k tvorbě genových zdrojů a výchozích materiálů máku se specifickými vlastnostmi (Národní Agentura pro Zemědělský Výzkum, QK1810391)
EXPEDICE NEURON ZA DLOUHOVĚKOSTÍ ŽRALOKA MALOHLAVÉHO

Významné recentní publikace

Bartas, M., Volna, A., Beaudoin, C. A., Poulsen, E. T., Cerven, J., Brazda, V., Spunda, V., Blundell, T. L., & Pecinka, P. (2022). Unheeded SARS-CoV-2 proteins? A deep look into negative-sense RNA. BRIEFINGS IN BIOINFORMATICS, 23(3). https://doi.org/10.1093/bib/bbac045
Bartas, M., Brazda, V., Volna, A., Cerven, J., Pecinka, P., & Zawacka-Pankau, J. E. (2021). The Changes in the p53 Protein across the Animal Kingdom Point to Its Involvement in Longevity. INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES, 22(16). https://doi.org/10.3390/ijms22168512
Brazda, V., Bartas, M., & Bowater, R. P. (2021). Evolution of Diverse Strategies for Promoter Regulation. TRENDS IN GENETICS, 37(8), 730–744. https://doi.org/10.1016/j.tig.2021.04.003
Volna, A., Bartas, M., Karlicky, V., Nezval, J., Kundratova, K., Pecinka, P., Spunda, V., & Cerven, J. (2021). G-Quadruplex in Gene Encoding Large Subunit of Plant RNA Polymerase II: A Billion-Year-Old Story. INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES, 22(14). https://doi.org/10.3390/ijms22147381
Goswami, P., Bartas, M., Lexa, M., Bohalova, N., Volna, A., Cerven, J., Cervenova, V., Pecinka, P., Spunda, V., Fojta, M., & Brazda, V. (2021). SARS-CoV-2 hot-spot mutations are significantly enriched within inverted repeats and CpG island loci. BRIEFINGS IN BIOINFORMATICS, 22(2, SI), 1338–1345. https://doi.org/10.1093/bib/bbaa385
Bartas, M., Brazda, V., Bohalova, N., Cantara, A., Volna, A., Stachurova, T., Malachova, K., Jagelska, E. B., Porubiakova, O., Cerven, J., & Pecinka, P. (2020). In-Depth Bioinformatic Analyses ofNidoviralesIncluding Human SARS-CoV-2, SARS-CoV, MERS-CoV Viruses Suggest Important Roles of Non-canonical Nucleic Acid Structures in Their Lifecycles. FRONTIERS IN MICROBIOLOGY, 11. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.01583
Brazda, V., Bartas, M., Lysek, J., Coufal, J., & Fojta, M. (2020). Global analysis of inverted repeat sequences in human gene promoters reveals their non-random distribution and association with speci fic biological pathways. GENOMICS, 112(4), 2772–2777. https://doi.org/10.1016/j.ygeno.2020.03.014
Cutova, M., Manta, J., Porubiakova, O., Kaura, P., St’astny, J., Jagelska, E. B., Goswami, P., Bartas, M., & Brazda, V. (2020). Divergent distributions of inverted repeats and G-quadruplex forming sequences in Saccharomyces cerevisiae. GENOMICS, 112(2), 1897–1901. https://doi.org/10.1016/j.ygeno.2019.11.002

Spolupracující pracoviště

Biofyzikální ústav AV ČR
Katedra fyziky PřF OU
University of Cambridge, Department of Biochemistry
Max Planck Institute for Multidisciplinary Sciences

Bližší informace lze nalézt na stránkách pecinkalab.eu



Zveřejněno / aktualizováno: 13. 02. 2023