Hana Bernhardová

Gymnázium Františka Palackého, Valašské Meziříčí

Hana Bernhardová

Strukturní a biochemická analýza halogenalkandehalogenasy DmmA

Ve své práci se zabývám strukturní biologií enzymů, což jsou proteinové molekuly, které zvyšují rychlost chemických reakcí. Jejich role je naprosto zásadní, téměř všechny metabolické procesy probíhající v buňce na nich závisí, aby proběhly v dostatečné rychlosti a ve správný čas. Enzymy přeměňují určitou molekulu (substrát) ve svém aktivním místě na výsledný produkt, a to s obrovskou specifitou. Kvůli jejich vlastnostem je lidé začali využívat v biotechnologickém průmyslu, kam patří farmacie, potravinářství, chemický i oděvním průmysl. Znalost struktury enzymu a jeho vazby s molekulami v atomárním rozlišení je klíčové pro pochopení jejich funkce (katalýzy). Díky těmto poznatkům je možné je vylepšit pomocí proteinového inženýrství, aby v průmyslu dále šetřili peníze i čas.

Já jsem se konkrétně zabývala strukturou enzymu DmmA, který se řadí mezi halogenalkan dehalogenasy. Tyto enzymy katalyzují přeměnu halogenovaných uhlovodíků na příslušný alkohol, halogenidový ion a proton. Halogenované uhlovodíky jsou velmi toxické, a proto se tyto enzymy využívají k jejich rozložení hlavně v chemickém a farmaceutickém průmyslu. Halogenalkandehalogenasy totiž dokážou tyto vnikající uhlovodíky při výrobě přeměnit na netoxické alkoholy a tím obnovit znečistěné životní prostředí.

V rámci tohoto výzkumu jsem pracovala s metodou proteinové krystalografie, kdy protein nejdříve musí vykrystalizovat a poté jsou krystaly ozářeny paprskem rentgenového záření, který se o strukturu krystalu ohýbá. Tento ohyb (difrakce) je poté zachycen detektorem a z naměřených dat se pak složitými matematickými metodami rekonstruuje strukturní model proteinu. Toto měření jsem provedla ve výše zmíněném Paul Scherrer Institutu ve Švýcarsku.

Ze získaných dat jsem poté zkoumala, jak se do aktivního místa enzymu DmmA vážou různé netradiční druhy molekul s cílem zjistit informace o původu a vývoji celé enzymové rodiny a získat nové poznatky využitelné v biotechnologiích.

Podařilo se mi zjistit, že se modelová molekula BODIPY váže do aktivního místa DmmA, kde dochází i k její přeměně. Tyto výsledky jsou cenné, jelikož naznačují, že enzym DmmA by mohl být využitý v biotechnologiích při detoxifikaci velkých organických halogenovaných uhlovodíků.

V rámci výzkumu vazebného místa enzymu se mi taktéž podařilo získat strukturu enzymu DmmA s navázaným substrátem enzymu luciferasy. Tento objev by mohly být využity k designu enzymu svítícího během degradace toxických haloalkanů, který byl by tak velmi cenný v biotechnologiích. Ve své práci se mi podařilo také získat struktury DmmA s navázanými laktony, což jsou látky, které bakterie využívají pro komunikaci. Jedná se světově první struktury dehalogenas s jinými molekulami než halogenované uhlovodíky. Tyto výsledky také podporují hypotézu, že halogenalkan dehalogenasy bakterie využívají k rozkladu laktonů, jakožto regulaci jejich komunikace.

Zpět na přehled vítězů

Hlavičkiáda
Na tomto webu používáme soubory cookies, abychom mohli zajistit jeho plnou funkčnost, analyzovat návštěvnost a případně přizpůsobit vhodně obsah a reklamu konkrétním uživatelům. Veškeré takto získané informace zpracováváme v souladu s dokumentem Prohlášení o ochraně osobních údajů.