SOČ: Počítačové simulace redoxních proteinů na pevných rozhraních

Proteiny neboli bílkoviny jsou základní kameny všech živých organismů, které mohou zastávat nejrůznější funkce od těch čistě strukturních až k velmi specifickým jako katalyzování nejrůznějších chemických reakcí či přenosy elektrického náboje. Přenos náboje je zprostředkován takzvanými redoxní proteiny, které se účastní například fotosyntézy či dýchacího řetězce. Experimentálně jsou vlastnosti těchto proteinů velmi často studovány elektrochemicky, kdy je daný protein extrahován do roztoku, přiveden to kontaktu s elektrodou a poté je proměřována proudové křivka, která vypovídá o přenosu náboje na takovémto rozhraní. Z naměřených křivek je možné vyčíst například hodnoty redoxních potenciálů, tedy jak snadno lze daný protein nebo jeho části zredukovat či zoxidovat neboli jak snadno dokáže takový protein převzít či předat elektrický náboj.

Proteiny jsou ovšem relativně tvárné makromolekuly, které mohou a vykazovat strukturní změny v různých prostředích, a to samozřejmě ovlivňuje i jejich vlastnosti. Proto je nutné vědět, zda daný protein, pokud se dostane do blízkosti elektrody, s jejích povrchem nějak interaguje a zda tato interakce nezpůsobí nějaké změny v jeho struktuře, které by pak ovlivnily i signál prováděného měření. Jelikož experimentálně nelze strukturu proteinu na rozhraní kovu a roztoku snadno detekovat, studují se tyto jevy často pomocí počítačových simulací, což je také téma této práce.

Řešitel(ka) projektu se naučí hledat struktury proteinů v dostupných internetových databázích, zobrazovat je, rozpoznávat typické strukturní části proteinů a simulovat jejich chování v roztoku a především na rozhraní z pevných povrchem. Projekt se svým založením nachází na rozhraní mezi biologií, fyzikou a informatikou a student(ka) si bude moci na základě svých vlastních preferencí určit, který z těchto aspektů upřednostnit.