Program

	7.30	9 - 10	10 - 11	11 - 12	12 - 13	13 - 14	14 - 15	15 - 16	16 - 17	17 - 18	18 - 19
Ne								Registrace	O1	O2	Koktejl, večeře
Po	Snídaně	P1-P2 P3-P4	C1, C2, C3, C4	C1, C2, C3, C4	C1, C2, C3, C4	Oběd	C1, C2, C3, C4	C1, C2, C3, C4	C1, C2, C3, C4	O3	O4
Út	Snídaně	P1-P2 P3-P4	C1, C2, C3, C4	C1, C2, C3, C4	C1, C2, C3, C4	Oběd	C1, C2, C3, C4	C1, C2, C3, C4	C1, C2, C3, C4	O3	Společná večeře s bowlingem
St	Snídaně	P5	C5	C5	C5	Oběd	C5	C5	O3	O4	Volný večer
Čt	Snídaně	W1	W1	W1	W1	Oběd	O5	O5	Odjezd

Kód	Učebna	Kurz		Kód	Učebna	Kurz
O1	A13, 332	Zahájení, cíle školy, organizační informace – J. Damborský		O3	A13, 332	Vyhodnocení, zpracování zpráv
O2	A13, 332	Biotechnologie a proteinové inženýrství – Z. Prokop		O4	A13, 332	Trénink - prezentace
O5	A13, 332	Diskuze, předání certifikátů, závěr		W1	A13, 332	Workshop - prezentace
P1	A09, 316	Bioinformatická analýza proteinů – E. Chovancová		C1	A09, 316	Bioinformatická analýza proteinů
P2	A09, 316	Počítačový design proteinů – J. Brezovský		C2	A09, 316	Počítačový design proteinů
P3	A13, 332	Strukturní charakterizace proteinů – R. Chaloupková		C3	A13, 208	Strukturní charakterizace proteinů
P4	A13, 332	Funkční charakterizace proteinů – R. Chaloupková		C4	A13, 231	Funkční charakterizace proteinů
P5	A07, 214	Konstrukce modifikovaných proteinů – L. Krejčí		C5	A07, 217	Konstrukce modifikovaných proteinů

Termín „biotechnologie“ je složeninou řeckých slov „bios“, „techne“ a „logos“, které znamenají život, dovednost a znalost. Biotechnologie lze definovat jako aplikace vědy a technologie na živé organismy nebo jejich části za účelem vytváření znalostí, zboží a služeb. Podle druhů použitých organismů rozlišujeme biotechnologie červené (živočichové a člověk), zelené (rostliny), modré (mořské organismy), šedé (bakterie) a bílé (enzymy). V posledních deseti letech zažívají neobvykle prudký rozvoj bílé biotechnologie, zejména díky možnostem upravování struktury enzymů proteinovým inženýrstvím. Toto pozměňování struktury je nezbytné pro pochopení fungovaní enzymů a optimalizaci vlastností pro potřeby průmyslových procesů. V přednášce budou prezentovány příklady inženýrství enzymů pro syntézu farmakologicky zajímavých látek, konstrukci biosensorů a dekontaminaci bojových látek. Demonstrována bude dlouhá cesta od laboratorního experimentu k biotechnologii, od základního výzkumu k praktickému využití.

Bioinformatika je vědní disciplína zabývající se vyhledáváním, analýzou a správou biologických dat. Vlivem rychlého rozvoje výpočetních a molekulárně-biologických technik a růstu dostupných biologických dat se bioinformatika stala nedílnou součástí projektů základního i aplikovaného výzkumu. Přednáška bude zaměřena na využití bioinformatiky v oblasti proteinového inženýrství, konkrétně na problematiku racionálního návrhu aminokyselinových pozic pro inženýrství aktivity a specificity enzymů. V rámci teoretické části budou představeny hlavní bioinformatické databáze a strategie jejich prohledávání, způsoby porovnávání proteinových sekvencí a analýza jejich konzervovanosti. Detailně budou diskutovány metody předpovědi proteinové struktury s identifikací funkčně důležitých aminokyselin, představujících přirozený cíl pro modifikaci funkčních vlastností enzymů. V praktické části se studenti nejprve seznámí s vizualizací proteinových struktur a následně si vyzkouší racionální design vlastního proteinu.

Molekulové modelování je vědní disciplína kombinující počítačovou grafiku a výpočetní chemii umožňující studovat chování molekulárních systémů na úrovni jednotlivých molekul a atomů. Molekulovým modelováním lze studovat jevy a děje, které jsou pro běžné experimentální metody nedostupné. V rámci teoretické přednášky bude diskutováno využití molekulového modelování ke studiu jednotlivých fází enzymatické reakce, objasnění vlivu mutací na funkci enzymů a využití tohoto poznání k designu mutantních proteinů. Během praktického cvičení se studenti seznámí s přípravou a analýzou enzym-substrátového komplexu metodou molekulového dockingu, studiem enzymatické reakce kvantovou chemií a popisem pohybů enzym-substrátového komplexu metodou molekulové dynamiky.

Konvenčním způsobem studia fungování proteinů je jejich modifikace, která by měla vést ke ztrátě nebo změně studované funkce. Mutace vnášené do proteinu jsou zpravidla navrženy bioinformatickou analýzou nebo počítačovým modelováním. Konstrukce modifikovaných proteinů probíhá na úrovni DNA, ve které je pozměněn otevřený čtecí rámec, kódující studovaný protein. V přednášce budou diskutovány různé způsoby cílené a náhodné konstrukce modifikovaných proteinů, jako je řízená a náhodná mutageneze. V praktické části si studenti budou moci vyzkoušet jednu z nejčastěji využívaných metod řízené modifikace proteinů - místně specifickou mutagenezi. Pomoci této metody se vnáší mutace do genu v jednom specifickém místě. Pro tento účel se provádí amplifikace cíleného genu s využitím primerů, které obsahují mutantní bázi. Po expresi a následné purifikaci je ověřen vliv mutace na biochemické vlastnosti sledovaného proteinu.

Proteiny se skládají z jednoho či více polypeptidových řetězců, což jsou lineární polymery aminokyselinových zbytků. Prostorovou strukturu enzymů lze rozdělit do několika úrovní: primární, sekundární, terciární a kvartérní. Struktura úzce souvisí a zpravidla určuje funkci enzymů. Charakterizace nově izolovaných či geneticky modifikovaných enzymů proto často začíná ověřením jejich správného prostorového uspořádání. V přednášce budou představeny různé spektroskopické techniky využívané pro analýzu sekundární a terciární struktury enzymů. Hlavní pozornost bude věnována spektroskopii cirkulárního dichroismu, zahrnující vysvětlení principu metody, typ získané strukturní informace, výhody a nevýhody, požadavky na přípravu vzorku a příklady využití.

Enzymy jsou proteiny katalyzující chemické reakce. Stejně jako jiné katalyzátory, snižují aktivační energii reakce a tak dramaticky zvyšují její rychlost. Aktivita enzymů je závislá zejména na koncentraci substrátu, teplotě, pH, aktivátorech a inhibitorech. Popisem závislosti enzymové reakce na faktorech reakčního prostředí se zabývá enzymová kinetika. Enzymová kinetika umožňuje detailní popis mechanismu enzymových reakcí a jejich limitací, čímž se řadí mezi klíčové nástroje proteinového inženýrství. V teoretické přednášce budou představeny základní principy kinetiky a specificity enzymové reakce a základní faktory ovlivňující aktivitu enzymů. Studenti budou seznámeni s nejpoužívanějšími metodami hodnocení enzymových reakcí. Během praktického cvičení si studenti v laboratořích vyzkouší příkladovou enzymatickou reakci, sledování její rychlosti měřením změn (tvorby) koncentrace reakčních produktů a následné vyhodnocení získaných experimentálních kinetických dat.