Masarykova univerzita

Softwarové nástroje pro inženýrství proteinů

Proteiny jsou základní stavební jednotky živých organismech a nacházejí široké uplatnění v medicíně,
farmaceutickém, potravinářském a chemickém průmyslu i ochraně životního prostředí. Laureát hlavní
ceny se věnuje vývoji nových konceptů a metod pro design a inženýrství proteinů. Vědecký tým
laureáta nově vyvinuté metody implementuje do softwarových programů, které poskytuje široké
vědecké i komerční komunitě, které si s jejich pomocí mohou proteiny upravit.
Softwarové programy používají statisíce uživatelů ze 120 zemí světa, např. Velké Británie, Německa,
Francie, Švédska, Finska, Spojených států amerických, Kanady, Číny, Indie, Izraele, Japonska a
Austrálie. Z firemní sféry programy využívají chemické, biotechnologické a farmaceutické společnosti,
například Amgen, AstraZeneca, Novozymes, Codexis, Genentech, GSK Pharma, Danisco Investment,
Novo Nordisk, Contipro Pharma, FEI, Mitsubishi Chemical Holdings, Verdezyne a Pfizer. Firmy
programy používají k návrhu proteinů pro léčbu cukrovky, k vývoji vakcín proti žloutence, tetanu a
dětské obrně, k přípravě potravinových a nutričních doplňků, biokatalyzátorů pro urychlování
chemických reakcí nebo k vývoji biosensorů pro detekci škodlivých chemických látek v životním
prostředí a k jejich likvidaci.

Program CAVER slouží k analýze proteinových struktur a pochopení jejich fungování v živých
buňkách. Následně lze díky této analýze navrhovat modifikace proteinů, které významně vylepší
jejich užitné vlastnosti, jako je biologická aktivita nebo selektivita. Biologická aktivita je klíčová
vlastnost pro účinnost biologických léčiv. Program byl stažen více než 72.000, byl opakovaně použit a
citován ve studiích publikovaných v prestižních vědeckých časopisech Nature a Science. Výpočet trvá
5 min.

Webový portál HOTSPOT WIZARD umožňuje navrhovat bezpečné modifikace v proteinech, které
zlepší jejich využití v medicíně, průmyslových biotechnologiích, zemědělství a ochraně životního
prostředí. Bez použití našeho programu je vysoké riziko poškození struktury a tím i funkce proteinu
během jeho modifikace. Program je plně automatizovaný a dosud poskytl návrhy mutantů pro více
než 10.000 proteinů. Výpočet trvá 15 minut.

Webový portál FireProt patří mezi světovou špičku v designu stabilních proteinů. Stabilita proteinů je
naprosto klíčová vlastnost pro praktické použití proteinů v podmínkách zvýšené teploty nebo
v přítomnosti enzymů, které proteiny štěpí a tím je inaktivují. Program FireProt byl úspěšně použit
pro stabilizaci růstových faktorů, které se využívají při kultivacích kmenových buněk a k rychlému
hojení ran z popálenin. Původní růstové faktory vydrží v kultivacích kmenových buněk pouze 7 hodin,
po stablizaci metodou FireProt proteiny zůstanou beze změny až 20 dnů. Výpočet realizovaný
v superpočítačovém centru trvá týden.