Diplomová práce

Určování 3D struktur malých biomolekul pomocí elektronové mikroskopie

Determination of 3D structures of small biomolecules using electron microscopy

Bc. Eliška Kostrůnková
Anotace

Kryogenní elektronová mikroskopie (kryo-EM) se stala významnou technikou ve strukturní biologii, která umožňuje určování 3D struktur biomakromolekul. Svou popularitu ve vědecké komunitě si získala především díky schopnosti zachytit molekuly v jejich téměř nativním stavu, v různých konformačních stavech, a dosáhnout přitom dostatečného rozlišení pro rekonstrukci 3D struktury na atomární úrovni. Nedávné …více

Abstract

Cryogenic electron microscopy (cryo-EM) has become a powerful technique in structural biology, enabling the determination of 3D structures of biomacromolecules. Its popularity in the scientific community is primarily due to its ability to capture molecules in their nearly native state, in various conformational states, while achieving sufficient resolution for reconstructing 3D structures at the atomic …více

Zadání práce
Elektronová mikroskopie (EM) je jednou z nejrychleji se rozvíjejících experimentálních metod a stává se dominantní metodou pro určování struktur biomolekulárních struktur. Díky automatizaci ať už v získávání (měření) nebo zpracování experimentálních dat je EM dostupná čím dál většímu okruhu vědců a vědkyň.

Přes výše zmiňovaný pokrok a dostupnost EM, řada limitací přetrvává. Jednou z těchto limitací je velikost studovaného systému. Malé biomolekuly (cca 50 kDa) vyžadují vyšší míru kontroly jak při identifikaci částic v mikrografech, tak jejich průměrování do 2D tříd a velmi precizní postup při rekonstrukci výsledné 3D struktury biomolekuly.

Cíle diplomové práce jsou:
1) Osvojit si způsoby přípravy vzorků pro negativní barvení
2) Zvládnout zamražování vzorků pro kryoEM měření
3) Seznámit se se základy měření na elektronových mikroskopech
4) Zpracování EM dat v programech cryoSPARC a/nebo RELION

Reference:
i) Iudin A, Korir PK, Somasundharam S, Weyand S, Cattavitello C, Fonseca N, Salih O, Kleywegt GJ, Patwardhan A (2023). “EMPIAR: the Electron Microscopy Public Image Archive.” Nucleic Acids Res., 51, D1503-D1511. https://doi.org/10.1093/nar/gkac1062.
ii) Sjors H W Scheres. RELION: Implementation of a Bayesian approach to cryo-EM structure determination. Journal of Structural Biology, 180(3):519–530, December 2012.
iii) Sjors H W Scheres. A Bayesian view on cryo-EM structure determination. Journal of Molecular Biology, 415(2):406–418, January 2012.
iv) Rafael Fernandez-Leiro and Sjors H. W. Scheres. A pipeline approach to single-particle processing in RELION. Acta Crystallographica. Section D, Structural Biology, 73(Pt 6):496–502, June 2017.
v) Punjani, A., Rubinstein, J.L., Fleet, D.J. & Brubaker, M.A. cryoSPARC: algorithms for rapid unsupervised cryo-EM structure determination. Nature Methods 14, 290-296 (2017).
Závěrečná práce může být zpracována v anglickém jazyce.
Práce zkontrolována:
14. 1. 2025 18:47, doc. Mgr. Karel Kubíček, Ph.D., učo 20563
Jazyk práce
čeština čeština
Termín obhajoby
5. 2. 2025
Práce byla úspěšně obhájena

Vedoucí

doc. Mgr. Karel Kubíček, Ph.D., učo 20563
ÚFKL Fyz PřF MU

Oponent

Mgr. Dušan Hemzal, Ph.D., učo 9844
ÚFKL Fyz PřF MU

  • Přidání souboru

    Soubor nebo složku lze nahrát pomocí tlačítka Přidat.
  • Další operace se soubory

    Podrobnosti lze zjistit označením příslušného řádku.
  • Pohled pro experty

    Pro častou práci je možné zvolit režim Více možností.
  • Vyhledávání souborů

    Vyhledávaný výraz můžete zadat přímo do adresního řádku.
  • Rychlý přístup k souborům

    Pomocí funkce Nedávné je možné se rychle vrátit k právě prohlíženým souborům. Oblíbené soubory je také možné označit Hvězdičkou.