Podrobnosti studentského projektu

Seznam
Téma:Analýza průchodnosti ligandů v proteinech
Katedra: Multirobotické systémy
Vedoucí:Ing. Vojtěch Vonásek, Ph.D.
Vypsáno jako:Diplomová práce, Bakalářská práce, Semestrální projekt
Popis:Proteiny jsou makromolekuly zajišťující klíčové funkce v živých organismech. Chemická reaktivita se odehrává na tzv. aktivních místech, které mohou být schovány hluboko uvnitř proteinu. Aktivní místa jsou pro okolní chemikálie (ligandy) přístupná tzv. tunely, tj. cestami mezi povrchem proteinu a jeho vnitřkem. Znalost tunelů (např. jejich tvaru, délky, rozložení v proteinu) lze využít k zrychlení experimentů např. při návrhu léků.
Cílem této práce je navrhnout algoritmy pro výpočet cest ligandu (malá molekula) k aktivnímu místu s využitím metod plánování pohybu známých z robotiky. Pro tyto účely jsou proteiny modelovány nejčastěji tzv. hard-sphere modelem, ve kterém jsou jednotlivé atomy reprezentovány koulemi.
Práce předpokládá dobrou znalost c/c++ a prostředí linux/unix.
Literatura:[1] Cortés, Juan, et al. "A path planning approach for computing large-amplitude motions of flexible molecules."
Bioinformatics 21.suppl 1 (2005): i116-i125.

[2] Chovancova, Eva, et al. "CAVER 3.0: a tool for the analysis of transport pathways in dynamic protein
structures." (2012): e1002708.

[3] LaValle, Steven M - Planning algorithms - Cambridge university press, 2006.

[4] LaValle, Steven M., and James J. Kuffner Jr. - Rapidly-exploring random trees: Progress and prospects –
(2000).

[5] Kavraki, Lydia E., et al. - Probabilistic roadmaps for path planning in high-dimensional configuration spaces -
Robotics and Automation, IEEE Transactions on 12.4 (1996): 566-580.

[6] Introduction to Protein Structure, Carl Branden, John Tooze, Garland Science; 2 edition (January 3, 1999)

[7] Nguyen, M. K., Jaillet, L., & Redon, S. (2018). ART‐RRT: As‐Rigid‐As‐Possible exploration of ligand
unbinding pathways. Journal of computational chemistry, 39(11), 665-678.

[8] O. Trott, A. J. Olson, AutoDock Vina: improving the speed and accuracy of docking with a new scoring
function, efficient optimization and multithreading, Journal of Computational Chemistry 31 (2010) 455-461

[9] Vavra, O., Filipovic, J., Plhak, J., Bednar, D., Marques, S. M., Brezovsky, J., Stourac, J., Matyska, L.,
Damborsky, J., 2019: CaverDock: A Molecular Docking-Based Tool to Analyse Ligand Transport through Protein
Tunnels and Channels. Bioinformatics.
Za obsah zodpovídá: Petr Pošík