Tvorba podrobných dynamických modelů struktury DNA plasmidu

Abstract

Plasmidy, uzavřené kruhové smyčky DNA, lze nalézt v~cytoplasmě bakterií. Často jsou v radiobiologických experimentech využívány jako zjednodušený model buněčné DNA. Teoretické část popisuje možnosti použití plasmidu jako modelu chromatinu při~experimentálním studiu účinků ionizujícího záření na buňky a~modelování časového vývoje struktury plasmidu ve vodném roztoku. Cílem práce bylo vytvořit a představit kód v jazyce Matlab umožňující přechod od základní struktury popsané hrubou lomenou čárou k atomárnímu modelu plasmidu. Základní struktura plasmidu byla vygenerována pomocí algoritmu popsaného Huangem et al. (PNAS 2001. 98, 968--973). Kód sloužící ke zjemnění základní struktury vychází z~práce Kümmerleho a Pompluna (Eur Biophys J. 2005. 34:~13--18). Do zjemňujícího algoritmu byla včleněna kontrola správnosti zjemněné struktury. Vzniklý kód byl otestován na plasmidech různé délky. Výstupem zjemňujícího procesu je soubor ve formátu PDB (RCSB Protein Data Bank), vhodném pro použití v~Monte Carlo simulacích.

Plasmids, circular DNA loops, are found in bacteria. They are often used as a simplified model of cellular DNA in radiobiological experiments. The theoretical part describes the use of plasmid DNA as chromatin surrogate in experiments on the effects of ionizing radiation on cells and modeling of the time evolution of the conformation of a plasmid in aqueous solution. The aim was to create and present a Matlab code converting a rough structure to an atomic model. This rough structure was generated according to Huang et al. (PNAS 2001. 98, 968--973). The code for smoothing of the rough structure was based on the algorithm by Kümmerle and Pomplun (Eur Biophys J. 2005. 34: 13--18). The verification of the properties of the smoothed structure was implemented. The final result is a PDB file (RCSB Protein Data Bank) further usable in Monte Carlo simulations.