Determination of the 3D structure of macromolecules - MC250P17

• Title: Řešení trojrozměrné struktury makromolekul
• Czech title: Řešení trojrozměrné struktury makromolekul
• Guaranteed by: Department of Biochemistry (31-250)
• Faculty: Faculty of Science
• Actual: from 2023
• Semester: winter
• E-Credits: 2
• Examination process: winter s.:
• Hours per week, examination: winter s.:2/0, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: not taught
• Language: Czech
• Note: enabled for web enrollment
• Guarantor: doc. RNDr. Pavlína Maloy Řezáčová, Ph.D.

Annotation

English

Last update: RNDr. Jiří Liberda, Ph.D. (16.12.2009)

The course will introduce basic principles of protein and nucleic acids structures. The two most often used methods of macromolecular 3D structure determination, X-ray crystallography and nuclear magnetic resonance (NMR), will be discussed in detail. The course will be supplemented with visits to laboratories using these methods.
Lectures - in Czech -

Czech

Last update: SIMONAT (19.04.2002)

Přednáška seznámí studenty magisterského a doktorandského studia se základy trojrozměrné struktury proteinů a nukleových kyselin a blíže představí dvě nejpoužívanější metody určení 3D struktury: rentgenovou krystalografii a nukleární magnetickou rezonanci (NMR). Přednášku doplní i praktická ukázka pracovišť využívajících tyto metody.

Literature

Last update: prof. RNDr. Jiří Hudeček, CSc. (15.05.2012)

Materiály k přednášce a ke zkoušce.

Requirements to the exam

Last update: REZACOV1/NATUR.CUNI.CZ (08.11.2011)

Zkouška: písemná - test.

Test je rozdělen na dvě části (NMR a RTG krystalografie), které se hodnotí samostatně.

Syllabus

English

Last update: SIMONAT (19.04.2002)

1. Protein structure basics

(structural motifs, protein folding, structure and function relationship, methods of 3D structure determination, protein structure database)

2. Introduction to X-ray crystallography

(history, principal of the method and steps in macromolecular structure determination, sources and preparation of macromolecules for structural analysis)

3. Macromolecular crystals, their properties and preparation

(theory of the crystal, symmetry, space groups, methods of macromolecular crystallization)

4. Diffraction theory

(diffraction on crystal, Bragg's law, Evald construction, structure factors)

5. Data collection

(X-ray sources, detectors, preparation of crystal for data collection, cryocrystallography, data collection strategies, data processing, computer programs used for data processing)

6. Structure solution, phase problem

(theory of phase problem in protein crystallography, methods of phase determination)

7. Model building, refinement and model validation

(electron density maps and their interpretation, stereochemical quality validation of the model)

8. Visit to protein crystallography laboratory

( visit of the department of Gene Manipulations, Institute of Molecular Genetics, Academy of the Sciences of the Czech Republic)

9. Introduction to NMR spectroscopy

(basic terms, origin of NMR signal and it's processing, NMR parameters, simple pulse sequences, spin echo, polarization transfer...)

10. Methods of multidimensional NMR spectroscopy

( homonuclear and heteronuclear correlation experiments, classical versus inverse detection of NMR signal, spin-lock)

11. NMR spectroscopy of biologically active materials

(structure and dynamics of proteins, oligonucleotides and saccharides, computational methods for processing experimental NMR data)

12. Using NMR spectroscopy for study of non-covalent interactions between molecules

(NMR methods for characterization of complexes)

Czech

Last update: SIMONAT (19.04.2002)

1. Základy struktury proteinů

(strukturní motivy, folding, vztah struktury a funkce, metody určování trojrozměrné struktury, využití strukturní informace, proteinová databaze )

2. Úvod do rentgenové krystalografie

(historie, princip metody a fáze určování struktury makromolekul, zdroje a příprava makromolekul pro rentgenovou krystalografii)

3. Krystaly makromolekul, jejich vlastnosti a příprava

(teorie krystalu, symetrie, prostorové grupy, princip a metody krystalizace makromolekul)

4. Teorie difrakce

(Braggova podmínka difrakce, Evaldova konstrukce, strukturní faktor)

5. Sběr difrakčních dat

(zdroje rentgenového záření, detektory, příprava krystalu pro sběr dat, snímání dat za nízkých teplot, metody a strategie, zpracování difrakčních dat, počítačové programy)

6. Řešení 3D struktury, fázový problém

(teorie fázového problému v proteinové krystalografii, metody získání fází)

7. Výstavba modelu, upřesňování a hodnocení kvality modelu

(mapy elektronových hustot a jejich interpretace, kontrola stereochemické kvality modelu)

8. Praktická ukázka krystalografického pracoviště

( exkurze do laboratoře proteinové krystalografie na odd. Genových manipulací Ústavu molekulární genetiky, ukázka proteinových krystalů, snímání a zpracování difrakčních dat a výstavby modelu na grafické stanici)

9. Základní pojmy NMR spektroskopie

(podstata jevu, vznik signálu a jeho zpracování NMR parametry, základní pulsní sekvence, spinové echo, přenos polarizace...)

10. Metody vícerozměrné NMR spektroskopie (homonukleární versus heteronukleární korelační experimenty, klasická versus obrácená detekce, spin-lock)

11. NMR spektroskopie biologicky aktivních systémů (struktura a dynamika proteinů, oligonukleotidů a sacharidů, výpočetní metody pro zpracování experimentálních údajů)

12. Využití NMR spektroskopie při zkoumání nevazebných interakcí mezi molekulami (metody studia komplexů a komplexačních vlastností různých druhů látek).