Přirozeně neuspořádané proteiny (PNP) jsou makromolekuly, které nemají stabilní prostorové uspořádání a mohou své konformační stavy flexibilně měnit. Díky moderním metodám v oblasti strukturní biologie a bioinformatiky bylo objeveno, že eukaryotický proteom je více jak ze čtvrtiny složen z proteinů, které obsahují alespoň částečně neuspořádanou oblast. PNP hrají velice významnou roli ve velkém množství buněčných procesů, jako například vývoj a činnost nervové soustavy, a mnoho z nich je spojeno s rozvojem neurodegenerativních. Vzhledem k nestrukturované povaze PNP nelze pro jejich studium použít metody založené na předpokladu, že studovaný protein má jasně definovanou třídimenzionální strukturu, jako je například rentgenová krystalografie nebo kryo-elektronová mikroskopie. Nukleární magnetická rezonance (NMR) je klíčovou experimentální metodou studia PNP, neboť poskytuje přímé informace o lokální struktuře a vnitřních pohybech molekuly na časové škále v řádech desetin až jednotek mikrosekund, což odpovídá dynamice PNP. Studium dynamických vlastností PNP doplňují výpočetní metody popisující pohyby molekul na této časové škále a v kombinaci se zjištěnými experimentálními daty dokážou vhodně popsat konformační prostor.
Studovaný protein MAP2c patří mezi PNP regulující strukturu a dynamiku (polymeraci a rozpad) mikrotubulů (MT), což je nezbytné pro správnou funkci cytoskeletu nervových a dalších buněk (intracelulární transport, buněčné dělení, růst). MAP2c je 49 kDa velký protein skládající se z několika strukturních a funkčních regionů.
Cílem projektu je využít metod vyvinutých na řešitelském pracovišti a experimentálně popsat dosud nedostatečně prozkoumané vlastnosti domén a vliv jednotlivých regionů MAP2c na funkci celého proteinu či na interakci s případnými vazebnými partnery. Pro získání reprezentativního modelu, který popíše strukturní a interakční vlastnosti studované molekuly, navrhujeme provést molekulově dynamické simulace pro jednotlivé regiony MAP2c. Detailní poznatky ze simulací na atomární úrovni budou základem pro interpretaci NMR experimentů detekujících dynamické děje v nestrukturovaných částech proteinu. Přímá NMR detekce dynamiky v interakčních doménách MAP2c bude zásadním příspěvkem k výzkumu buněčných mechanismů, jichž se MAP2c účastní.

Publications