Faculty of Physics University of Warsaw > Events > Seminars > Biophysics Seminar

Biophysics Seminar

2006/2007 | 2007/2008 | 2008/2009 | 2009/2010 | 2010/2011 | 2011/2012 | 2012/2013 | 2013/2014 | 2014/2015 | 2015/2016 | 2016/2017 | 2017/2018 | 2018/2019 | 2019/2020 | 2021/2022 | 2022/2023 | 2023/2024 | 2024/2025

RSS

room nr 3136 im. Prof. Jana Samsonowicza, al. Żwirki i Wigury 93 at 14:00

Tomasz Badowski (IFD UW)

Aproksymacja wielomianami ortogonalnymi i analiza wrażliwości oparta na wariancji dla stochastycznej kinetyki chemicznej

Orthogonal polynomial approximation and variance-based sensitivity analysis for stochastic chemical kinetics

Stochastyczne modele reakcji chemicznych są często używane do opisu układów reakcji chemicznych z niewielką liczbą cząsteczek pewnych reagentów, w tym sieci regulacji ekspresji genów. Zostaną opisane nowe metody numeryczne służące do aproksymacji pewnych momentów rozkładu funkcji procesu stochastycznego, opisującego układ chemiczny przy użyciu wielomianów ortogonalnych od parametrów modelu, którymi mogą być stałe kinetyczne i początkowe liczby cząsteczek. Analiza wrażliwości oparta na wariancji deterministycznych modeli reakcji chemicznych znalazła zastosowanie między innymi do redukcji modeli i planowania eksperymentów. Będzie zaprezentowane uogólnienie i stosowalność tej metody analizy wrażliwości do stochastycznych modeli reakcji chemicznych oraz wyniki numeryczne dla modelu syntetycznego przełącznika genetycznego.

Stochastic chemical models are commonly used for description of chemical reaction networks with low numbers of certain species, including gene regulatory networks. We will describe new numerical methods for approximation of certain moments of distribution of functions of stochastic process describing the network with orthogonal polynomials of the model parameters, which can be kinetic rates and initial particle numbers. Variance-based sensitivity analysis of deterministic chemical models has found applications among others in model reduction and planning of experiments. We will discuss how to generalize and perform this sensitivity analysis method on stochastic chemical models. We will present results of our numerical methods for a synthetic genetic toggle switch model.

room nr 3136 im. Prof. Jana Samsonowicza, al. Żwirki i Wigury 93 at 14:00

mgr Zosia Gasik (IFD UW)

Dynamika molekularna ze sprzężeniem stanów konformacyjnych i protonacyjnych

Molecular Dynamics with adjustment of protonation states

Wszytkie biomolekuły dynamicznie wymieniają protony z otoczeniem, jednak w standardowych symulacjach dynamiki molekularnej stan protonacyjny wszystkich residuów miareczkowalnych jest przyjęty jako stały w czasie. W czasie seminarium zostanie zaprezentowany projekt metody, która uwzględnia zmiany w stanach protonacyjnych podczas dynamiki molekularnej. Wyniki standardowej MD oraz nowej metody zostaną porównane na przykładzie ludzkiej fosforybozyltransferazy oraz analogicznego enzymu pochodzącego z pasożyta T. foetus. Zostanie przedstawiona dyskusja problemów metodologicznych na jakie napotyka tego typu symulacja.

All biomolecules dynamically exchange protons with their environment but nevertheless standard Molecular Dynamic keeps protonation state of the titratable residues fixed in time. During seminar a project of the method which takes into account changes in the protonation states during MD will be presented. Results of this method and of the standard MD will be compared for human and parasite (T. foetus) phosphorybosyltransferase. The known drawbacks of the presented method and ideas for its future improvement will be presented.

room nr 3136 im. Prof. Jana Samsonowicza, al. Żwirki i Wigury 93 at 14:00

Małgorzata Piątkowska (IFD UW)

Znaczenie możliwości utworzenia funkcjonalnego chromoforu dla wydajności zwijania mutantów białka GFP

Importance of a possible creation of a functional chromophore for the folding efficiency of GFP mutants

Przedstawione zostaną wyniki badań nad dwoma mutantami białka fluorescencyjnego GFP: S65T-GFP oraz S65T/A67G-GFP, w tym porównanie: jak fakt tworzenia chromoforu lub jego brak wpływa na stabilność tych białek. Jaka jest wydajność zwijania obu mutantów oraz jakie warunki są optymalne dla tego procesu?

The results of measurments of two Green Fluorescent Protein (GFP) mutants, S65T-GFP and S65T/A67G-GFP, will be presented, including comparison how the creating chromophore or its lack affects the stability of the proteins. What is the folding efficiency of both mutants, and what are the optimal conditions for this process?

room nr 3136 im. Prof. Jana Samsonowicza, al. Żwirki i Wigury 93 at 14:00

prof. Krzysztof Kuczera (The University of Kansas, US)

Computer simulations of folding pathways of helical peptides

Using several popular molecular mechanics force fields, we predict folding equilibria and rates in good quantitative agreement with available experimental data for a series of helix-forming peptides. Our simulations also provide microscopically detailed information about sampled intermediate structures and folding pathways that is not easily accessible by experimental measurement. Predicted details of helix nucleation are sensitive to force field details, but later stages of folding follow similar paths in the different models. Thus, current molecular mechanics force fields appear to provide realistic descriptions of energy landscapes for helical peptides.

room nr 3136 im. Prof. Jana Samsonowicza, al. Żwirki i Wigury 93 at 14:00

mgr Joanna Panecka (IFD UW)

Własności konformacyjne bakteryjnego i ludzkiego rybosomalnego miejsca A

Conformational properties of bacterial and human ribosomal A-site

Bakteryjne rybosomalne miejsce A, odpowiadające za dokładność procesu translacji, jest celem dla antybiotyków aminoglikozydowych. Podobieństwa w sekwencji i strukturze rybosomalnego RNA u bakterii i u człowieka powodują wiązanie się antybiotyków również do ludzkiego wariantu miejsca A, czego skutkiem są poważne efekty uboczne tych leków. Symulacje dynamiki molekularnej zostały wykorzystane do porównania własności konformacyjnych wspomnianych wyżej wariantów miejsca A.

Bacterial ribosomal A-site, responsible for fidelity of translation process, is a target for aminoglycoside antibiotics. Similarities in the sequences and secondary structures of ribosomal RNA in bacteria and human result in non-negligible affinities of the antibiotics to the human A-site, which further causes serious side effects. Molecular dynamics simulations were used to compare conformational properties of the aforementioned A-site variants.

room nr 3136 im. Prof. Jana Samsonowicza, al. Żwirki i Wigury 93 at 14:00

mgr Małgorzata Żytek (IFD UW)

Analogi timetyloguanozynokapu modyfikowane w łańcuchu 5’,5’- trifosforanowym - synteza oraz potencjalne zastosowania biologiczne

TMG cap analogues modified in the 5’,5’ -triphosphate bridge - the chemical synthesis and potential biological applications

Struktura trimetyloguanozyno (TMG) kapu m^32,2,7GpppG występuje na 5’ końcu mRNA organizmów przeprowadzających trans-splicing tj. płazińce, nicienie, czy też niektóre strunowce. Hipermetylowany kap znajduje się również na 5’ końcu większości snRNA (ang. Small nuclear) klasy Sm i pełni niezwykle istotną rolę w transporcie przez błonę jądrową oraz w splicingu pre-mRNA. U większości organizmów wyższych, także i u ludzi, TMG kap jest tzw. sekwencją sygnałową (NLS- ang. Nuclear localization signal), warunkującą import snRNP (małych jądrowych rybonukleoprotein) do jądra komórkowego. Jest to możliwe dzięki specyficznemu oddziaływaniu tej struktury z białkiem adaptorowym – snurportyną. Na seminarium zaprezentowane zostaną analogi TMG kapu, posiadające modyfikacje w mostku 5’,5’-trifosforanowym, dzięki którym mogą być one odporne na degradację enzymatyczną, mieć dłuższy czas życia in vivo, a także wykazywać zróżnicowane powinowactwo do białek oddziałujących z TMG kapem - w tym snurportyną. Zwiększenie trwałości sygnału transportu dojądrowego, oraz zdolność do tworzenia kompleksu ze snurportyną, może okazać się istotnym czynnikiem w stosowaniu terapii z wykorzystaniem oligonukleotydów działających w jądrze komórkowym (np. zapobiegającej błędnej transkrypcji, składaniu pre-mRNA itd.)

Trimethylguanosine (TMG) cap structure (^m32,2,7GpppG) was found at 5’ end of mRNA’s trans-splicing organisms including flatworms, nematodes and chordates. The hypermetylated cap structure is also present at 5’ ends of some small nuclear RNAs (snRNAs), and is an important factor for nucleomembrane transport and splicing of pre-mRNA. An important feature of TMG-capped snRNAs in higher organisms, including humans, is their transport from the cytoplasm to the nucleus. Formation of the TMG-snurportin complex is critical for the efficient nuclear import and might be potentially useful for therapeutic purposes. The aim of the synthetic modifications of the TMG-cap analogues presented during the lecture was to obtain the resistance to deccaping enzymes and increasing in vivo stability. Both effects can be useful for studying TMG related cellular processes and for potential medicinal applications.

room nr 3136 im. Prof. Jana Samsonowicza, al. Żwirki i Wigury 93 at 14:00

mgr Maciej Dziubiński (IFD UW)

The role of a part of a protein - physical description, using the generalized cumulant expansion method

I will present the problem of describing a part of a protein, and propose a methodology for such a description. The method will be general (any given subset of amino-acids may be considered), require data from a simple MD simulation, and allow us to check hypotheses of the form "this part of the protein facilitates the state in which the protein can bind to the ligand”.

room nr 3136 im. Prof. Jana Samsonowicza, al. Żwirki i Wigury 93 at 14:00

mgr Anna Wypijewska (IFD UW)

Badania biofizyczne i biochemiczne nad specyficznością enzymu DcpS z nicieni, hydrolizującego strukturę końca 5’ mRNA (kap)

Przedstawione zostaną wyniki badań enzymu DcpS (Decapping Scavenger Enzyme) z nicienia C. elegans prowadzone w ramach pracy doktorskiej. DcpS odpowiada w komórce za hydrolizę monometyloguanozyno-kapu (m7GpppG), który zabezpiecza mRNA przed degradacją enzymatyczną i jest m.in. niezbędny do rozpoczęcia syntezy białka przez czynnik eIF4E. DcpS nie wykazuje powinowactwa do kapu przyłączonego do długiego łańcucha mRNA. Jego rolą biologiczną jest degradacja dinukleotydów i krótkich oligonukleotydów zakończonych kapem, jakie powstają na ścieżce degradacji mRNA w kierunku 3’-5’. Ilościowe metody biofizyczne oraz biochemiczne, tj. miareczkowanie fluorescencyjne i HPLC, pokazały m.in., że C. elegans DcpS wykazuje wysokie powinowactwo do występującego u nicieni trimetyloguanozyno-kapu (m32,2,7GpppG), rozróżnia analogi ARCA z modyfikacją w pozycji 2’-O i 3’-O, a także, że katalizuje hydrolizę kapu w sposób regio- i stereoselektywny. Badania odporności 5'-difosforanu 7-metyloguanozyny (m7GDP), powstającego w komórce w wyniku degradacji mRNA w kierunku 5’-3’, wobec enzymów DcpS z nicieni C. elegans i A. suum, enzymu DcpS z drożdży S. cerevisiae oraz ludzkiego enzymu DcpS, pozwoliły na zaproponowanie nowego modelu degradacji mRNA. Zweryfikowany model degradacji mRNA pozwala lepiej zrozumieć funkcjonowanie komórki i może mieć znaczenie praktyczne przy projektowaniu leków opartych na inhibitorach DcpS, w terapii chorób tj. rdzeniowy zanik mięśni, czy nowotwory.

room nr 3136 im. Prof. Jana Samsonowicza, al. Żwirki i Wigury 93 at 14:00

dr Maciej Dugosz (Laboratorium Maszyn Biomolekularnych Centrum Nowych Technologii UW)

Rola wyłączonej objętości, elektrostatyki i dalekozasięgowych oddziaływań hydrodynamicznych w asocjacji molekuł

Symulacje dynamiki brownowskiej (BD) to narzędzie pozwalające wyznaczać limitowane dyfuzyjnie stałe szybkości asocjacji molekuł. Komplementarne do technik eksperymentalnych rutynowe symulacje BD wykorzystują zarówno gruboziarniste jak i pełnoatomowe modele molekularne, umożliwiając stosunkowo dokładne modelowanie bezpośrednich oddziaływań pomiędzy partnerami wiązania. Oddziaływania hydrodynamiczne wynikające z ruchu rozpuszczalnika indukowanego ruchami dyfundujących molekuł są zazwyczaj w symulacjach BD pomijane. Powodem jest znaczny koszt obliczeniowy oraz brak teorii dającej się w łatwy sposób zastosować w przypadku molekuł biologicznych o skomplikowanych kształtach.

W trakcie seminarium przedstawione zostaną wyniki symulacji BD dotyczące asocjacji w układach oddziałujących hydrodynamicznie izotropowych i anizotropowych modelowych molekuł. Wyniki symulacji świadczą o znacznym całkowitym wpływie oddziaływań hydrodynamicznych na kinetykę asocjacji. Konsekwencją oddziaływań hydrodynamicznych jest również preferowanie określonych względnych orientacji asocjujących partnerów. Efekty hydrodynamiczne zależą od siły bezpośrednich oddziaływań molekularnych co może mieć znaczenie w przypadku zatłoczonego środowiska wnętrza komórek biologicznych.

room nr 3136 im. Prof. Jana Samsonowicza, al. Żwirki i Wigury 93 at 14:00

mgr Maja Cieplak (IFD UW)

Oddziaływanie między białkiem GW182 a kompleksem CCR4-NOT w wyciszaniu ekspresji genów przez miRNA

Wyciszanie ekspresji genów przez miRNA wymaga udziału m.in. białek GW182, które rekrutuą˙ kompleks deadenylaz CCR4-NOT. Największą podjednostką kompleksu jest białko CNOT1. W trakcie seminarium omówione będa opublikowane ostatnio wyniki badń dotyczących oddziaływania białka TNRC6C (ludzki paralog GW182) z białkiem CNOT1. Zidentyfikowano i scharakteryzowano dwa miejsca oddziaływania (CIM: CCR4-NOT interacting motif) na TNRC6C.

room nr 3136 im. Prof. Jana Samsonowicza, al. Żwirki i Wigury 93 at 14:00

mgr Maciej Jasiński (IFD UW)

Właściwości strukturalne peptydowych kwasów nukleinowych w roztworze i ich oddziaływania z kwasami rybonukleinowymi

W trakcie referatu przedstawione zostaną dwa zagadnienia: charakterystyka właściwości strukturalnych peptydowych kwasów nukleinowych (PNA) w roztworach fizjologicznych oraz oddziaływania PNA z kwasami rybonukleinowymi i tworzenie kompleksów PNA:RNA. Zbadane fragmenty PNA posiadały sekwencje komplementarne do jednego ze specyficznych, funkcjonalnych miejsc rybosomów bakteryjnych. Podczas badań wykorzystane zostały obliczeniowe metody biofizyki, dynamika molekularna oraz metoda MM-PBSA, a także techniki eksperymentalne obejmujące kalorymetrię i spektroskopię.

room nr 3136 im. Prof. Jana Samsonowicza, al. Żwirki i Wigury 93 at 14:00

dr Igor Zhukov (National Institute of Chemistry, Lubljana, Słowenia)

Human prion and neurodegenerative diseases. High-resolution 3D structures of human prion protein and its mutants

Prion diseases are fatal neurodegenerative disorders caused by accumulation of the misfolded cellular prion conformer (PrPC) denoted as infection scrapie isoform (PrPSc). In inherited human prion disease, a mutation in the PrP gene (PRNP) possibly to favour spontaneous generation of PrPSc isoform in specific brain regions results in neuronal degeneration and death. The recently solved high-resolution 3D structures of two pathological PrPC mutants, Q212P and V210I, which represent truncated region of 90-231 human PRNP gene, will be presented. Close inspection of the experimental data and their comparison with the previously solved prion structures in solution from Prof. K. Wuthrich’s laboratory gives rise to possible mechanisms of PrPC → PrPSc conversion that leads to Gerstmann-Straussler-Scheinker (GSS) syndrome and Creutzfeldt-Jakob disease (CJD) in human.

room nr 3136 im. Prof. Jana Samsonowicza, al. Żwirki i Wigury 93 at 14:00

prof. dr hab. Borys Kierdaszuk (IFD UW)

Od detekcji optycznej rozkładu przestrzennego makrocząsteczek biologicznych do obrazowania strukturalnego komórki i tkanek w biologii i diagnostyce medycznej

Dzięki osiągnięciom fizyki możemy śledzić procesy fotofizyczne zarówno w układach składających się z ogromnej liczby rzędu 1023 cząsteczek jak i miedzy pojedynczymi cząsteczkami. Metody, które to umożliwiają wymagają mikroskopii konfokalnej, laserowych źródeł fotonów oraz naturalnych lub sztucznych barwników (sond) emitujących fotony z bardzo dużą, najlepiej równą jedności wydajnością kwantową. Obserwacja interesujących nas obiektów biomakromolekularnych odbywa się w przestrzeni o objętości rzędu femtolitrów przy stężeniach nanomolarnych, nometrowej rozdzielczości przestrzennej i rozdzielczości czasowej sięgającej femtosekund. Po odkryciu przestrzennego obrazowania rozkładu cząsteczek, metody te znalazły zastosowanie w biologii oraz diagnostyce medycznej stanów patologicznych. Współczesne spotkania fizyki z biologią i medycyną mogą być jeszcze bardziej fascynujące i twórcze niż w przeszłości.

room nr 3136 im. Prof. Jana Samsonowicza, al. Żwirki i Wigury 93 at 14:00

dr hab. Maciej Garstka (Wydzial Biologii UW)