Last update: Spiwok Vojtěch prof. Ing. Ph.D. (14.01.2018)
The subject gives practical training in computational methods for prediction of structures of proteins, their application in modeling their complexes with small-molecule ligands and for simulation of their dynamics. The subject follows introduction to bioinformatics and structural biology and develops practical skills based on these subjects. These skills will help students in further praxis in biochemical and pharmaceutical research and development.
Last update: Spiwok Vojtěch prof. Ing. Ph.D. (14.01.2018)
Předmět je zaměřen na pochopení a praktické procvičení počítačových metod pro předpověď struktur proteinů, jejich využití pro studium komplexů s nízkomolekulárními ligandy a jejich dynamiky. Předmět navazuje na základy bioinformatiky a strukturní biologie a prakticky je rozvíjí. Získané dovednosti poslouží studentům v další praxi v biochemickém a farmaceutickém výzkumu a vývoji.
Aim of the course -
Last update: Hladíková Jana (13.12.2017)
Students will be able to:
Predict protein structures at different level of homology proteins with known 3D structure, predict structures of protein-ligand complexes and strengths of interactions, simulate protein dynamics including systems containing non-standard residues and modifications, application of enhanced sampling methods.
Last update: Spiwok Vojtěch prof. Ing. Ph.D. (14.01.2018)
Studenti budou umět:
Předpovídat struktury proteinů s různým stupněm podobnosti k proteinům se známou prostorovou strukturou, předpovídat struktury komplexů protein-ligand a sílu odpovídajících interakcí, simulovat dynamiku proteinů včetně systémů obsahující nestandardní residua a modifikace, využívat metody zlepšující vzorkování.
Literature -
Last update: Spiwok Vojtěch prof. Ing. Ph.D. (14.01.2018)
R: Eswar N., Eramian D., Webb B., Shen M.Y., Sali A.: Protein structure modeling with MODELLER. Methods Mol. Biol. 426, 145-159, 2008 (http://salilab.org/pdf/Eswar_MethodsMolBiol_2008.pdf, 8.11.2012, ISSN: 1064-3745)
R: Yuriev E., Agostino M., Ramsland P.A.: Challenges and advances in computational docking: 2009 in review. J. Mol. Recognit. 24, 149-164 (2011), ISSN: 1099-1352.
R: Hess B., van der Spoel D., Lindahl E. GROMACS user manual, Version 2018. The GROMACS development teams at the Royal Institute of Technology and Uppsala University, Sweden (http://www.gromacs.org/, 14.1.2018, without ISBN)
Last update: Spiwok Vojtěch prof. Ing. Ph.D. (04.11.2018)
Z: B. Alberts a kol.: Základy buněčné biologie - Úvod do molekulární biologie buňky, Espero, 2005, ISBN 8090290620
Z: J. Vondrášek, J. Vymětal: Konformační chování aminokyselin v peptidech a proteinech z pohledu molekulárního modelování a výpočetních metod. Chem. Listy 2016, 110, 385-393
Z: M. Šícho, D. Svozil: Molekulové dokování jako nástroj pro virtuální návrh léčiv. Chem. Listy 2017, 111, 754-759.molekulárního modelování a výpočetních metod. Chem. Listy 2016, 110, 385-393 .
Z: N. Eswar, D. Eramian, B. Webb, M.Y. Shen, A. Sali: Protein structure modeling with MODELLER. Methods Mol. Biol. 426, 145-159, 2008 (http://salilab.org/pdf/Eswar_MethodsMolBiol_2008.pdf, 8.11.2012, ISSN: 1064-3745)
D: M. Kodíček, O. Valentová, R. Hynek: Biochemie - chemický pohled na biologický svět. VŠCHT Praha, 2018, ISBN 9788075920133.
D: D. Svozil: Virtuální screening. Chem. Listy 2017, 111, 738-746.
D: E. Yuriev, M. Agostino, P.A. Ramsland: Challenges and advances in computational docking: 2009 in review. J. Mol. Recognit. 24, 149-164 (2011), ISSN: 1099-1352.
D: B. Hess, D. van der Spoel, E. Lindahl: GROMACS user manual, Version 2018. The GROMACS development teams at the Royal Institute of Technology and Uppsala University, Sweden (http://www.gromacs.org/, 14.1.2018, bez ISBN)
Learning resources -
Last update: Hladíková Jana (13.12.2017)
http://web.vscht.cz/spiwokv/struktbio/
Last update: Spiwok Vojtěch prof. Ing. Ph.D. (14.01.2018)
http://web.vscht.cz/spiwokv/struktbio/
Syllabus -
Last update: Spiwok Vojtěch prof. Ing. Ph.D. (14.01.2018)
1. Cloud computing - installation of a virtual machine
2. Cloud computing - administration and use of the virtual machine
3. 3D structures of G protein-coupled receptors
4. Homology modeling - prediction of the structure of histamine H2 receptor based on H1 receptor
5. Homology modeling - prediction of the structure of histamine H2 receptor based on other receptors
6. Application of a homology models - docking of known ligands
7. Application of a homology models - preparation for virtual screening
8. Application of a homology models - virtual screening
9. Application of a homology models - analysis of the results of virtual screening
10. Application of a homology models - dynamics of histamine H2 receptor
11. Application of a homology models - dynamics of histamine H2 receptor with a ligand
12. Dynamics of histamine H2 receptor - acceleration by metadynamics
13. Dynamics of histamine H2 receptor - acceleration by parallel tempering
14. Evaluation of student projects
Last update: Spiwok Vojtěch prof. Ing. Ph.D. (14.01.2018)
1. Cloud computing - instalace virtuálního stroje
2. Cloud computing - administrace a používání virtuálního stroje
3. Prostorové struktury receptorů vázaných na G-proteiny
4. Homologní modelování - predikce struktury histaminového H2 receptoru na základě homologie s receptorem H1
5. Homologní modelování - predikce struktury histaminového H2 receptoru na základě homologie s dalšími receptory
6. Aplikace homologního modelu - dokování známého ligandu
7. Aplikace homologního modelu - příprava struktur pro virtuální screening
8. Aplikace homologního modelu - provedení virtuálního screeningu
9. Aplikace homologního modelu - vyhodnocení virtuálního screeningu
10. Aplikace homologního modelu - popis dynamiky struktury histaminového H2 receptoru
11. Aplikace homologního modelu - popis dynamiky struktury histaminového H2 receptoru a ligandu
12. Popis dynamiky struktury histaminového H2 receptoru - urychlení pomocí metadynamiky
13. Popis dynamiky struktury histaminového H2 receptoru - urychlení pomocí paralelního temperování
14. Vyhodnocení studentských projektů
Registration requirements -
Last update: Spiwok Vojtěch prof. Ing. Ph.D. (20.02.2018)
Biology, Biochemistry
Last update: Spiwok Vojtěch prof. Ing. Ph.D. (20.02.2018)
Biologie, Biochemie
Course completion requirements -
Last update: Spiwok Vojtěch prof. Ing. Ph.D. (14.01.2018)
Credit will be awarded based on a project done by a pair of students. Credit classification will be based on a test.
Last update: Spiwok Vojtěch prof. Ing. Ph.D. (14.01.2018)
Pro udělení zápočtu je nutné vypracovat projekt ve dvojici. Vlastní hodnocení bude provedeno na základě zápočtového testu.