Vibrational optical activity of biomolecules

• Thesis title in Czech: Vibrační optická aktivita biomolekul
• Thesis title in English: Vibrational optical activity of biomolecules
• Key words: vibrační cirkulární dichroismus, Ramanova optická aktivita, dimethyl tartrate, ab initio spektrálne simulácie
• English key words: vibrational circular dichroism, Raman optical activity, dimethyl tartrate, ab initio spectral simulations
• Academic year of topic announcement: 2017/2018
• Thesis type: rigorosum thesis
• Thesis language: angličtina
• Department: Department of Macromolecular Physics (32-KMF)
• Supervisor: prof. RNDr. Vladimír Baumruk, DrSc.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 17.07.2018
• Date of assignment: 17.07.2018
• Confirmed by Study dept. on: 17.07.2018
• Date of electronic submission: 14.08.2018

Guidelines

1. Prostudovat určenou literaturu a zpracovat rešerši postihující současný stav rozvoje vibrační optické aktivity biomolekul, především peptidů, proteinů a nukleových kyselin a jejich složek.
2. Zvládnout měření na VCD a ROA spektrometru a přípravu vzorků.
3. Ověřit možnosti měření VCD a ROA spekter při různých teplotách a optimalizovat experimentální podmínky pro tyto experimenty.
4. Osvojit si metody výpočtu spekter vibrační optické aktivity.
5. Proměřit ROA spektra vybraného souboru biomolekul a případně i dalších modelových látek a navrhnout jejich interpretaci.

References

1. Barron LD: Molecular light scattering and optical activity. Cambridge University Press, Cambridge 2004
2. Kapitán J: Teoretický a experimentální rozvoj Ramanovy optické aktivity jako metody studia biomolekul ve vodném prostředí. Dizertační práce, MFF UK, Praha 2006.
3. Nafie L. A.: Vibrational Optical Activity - Principles and Applications, Wiley, Chichester 2011.
4. Comprehensive Chiroptical Spectroscopy (N. Berova, P. L. Polavarapu, K. Nakanishi, R. Woody, Eds.), J. Wiley & Sons, Hoboken 2012.
5. Kopecký V., Baumruk V.: Kam kráčí Ramanova optická aktivita aneb ohlédnutí za uplynulými 40 lety. Chemické listy 105 (2011) 162–169.

Preliminary scope of work

Vibrační optická aktivita je moderní spektroskopická metoda umožňující mimo jiné detailně studovat strukturu a další vlastnosti chirálních molekul v roztoku. Ve spolupráci s Ústavem organické chemie a biochemie AVČR byly vyvinuty i nové výpočetní postupy umožňující velmi efektivní analýzu a interpretaci spektrálních dat.

Diplomová práce bude řešena jednak na unikátní aparatuře pro měření ROA spekter v širokém spektrálním oboru (100-4000 cm-1) vybudované na oddělení fyziky biomolekul Fyzikálního ústavu UK a nově též špičkovém VCD spektrometru ChiralIR-2X, který bude instalován v laboratoři oddělení fyziky biomolekul v prosinci 2014.

V našich nejnovějších publikacích jsme prokázali, že konformační flexibilita molekul výrazným způsobem ovlivňuje VCD a ROA spektra. Konformační středování hraje při interpretaci spekter klíčovou roli a zlepšování výpočetních metod bez započtení příspěvku různých konformací přítomných v roztoku nemůže vést k dobré shodě s experimentem.

Podle zájmu by mohla být zaměřena buď více experimentálně nebo více teoreticky.