Syllabus
1. Proč studovat struktury biomolekul. Vztahy struktura funkce v chemii a biologii. Formální popis
trojrozměrných objektů. Stereochemie a struktura stavebních kamenů biomolekul, aminokyselin a
nukleotidů.

2. Strukturní bioinformatika proteinů I. Vztah mezi aminokyselinovou sekvenci a strukturou proteinu.
Metody porovnávání sekvencí a struktur, motivy terciární struktury, klasifikace proteinových foldů. Motiv,
doména a fold.

3. Strukturní bioinformatika proteinů II. Strukturní alignment

4. Strukturní bioinformatika nukleových kyselin. I. Helikální konformace. Struktury komplexů proteinů s
DNA.

5. Strukturní bioinformatika nukleových kyselin. II. Struktury RNA. Struktury komplexů proteinů s RNA.

6. Krystalografie jako hlavní zdroj znalosti molekulárních struktur. Krystalografický experiment,
krystalizace, měření a vyhodnocení difrakce na monokrystalech. Symetrie krystalů, krystalografické grupy
symetrie. Řešení a rafinace struktur. Porovnání dalších experimentálních metod stanovení molekulárních
struktur, elektronové mikroskopie, NMR, a MS.

7. Validace (kontrola kvality) experimentálně stanovených molekulárních struktur, odhad přesnosti a
správnosti. Slovníky valenční geometrie a strukturních motivů. Programové nástroje pro validaci
makromolekul, off-line a na webu.

8. Databáze Protein Data Bank (PDB): Obsah databáze, formáty dat.: Architektura databáze, hledání v
databázi.

9. Další specializované strukturní databáze nukleových kyselin (např. NAKB či Rfam), organických látek
(CSD, Cambridge Structural Database). Další významné zdroje informací na webu a jejich použití
(sekvenční a publikační databáze a jejich spojení se strukturními databázemi).

10. Základní metody porovnání molekulárních struktur. Nastínění statistických metod vhodných pro
analýzy molekulárních struktur (hlavní komponenty, metody klastrování, grafická analýza dat v 1, 2 a 3
rozměrech). Zobrazování molekulárních struktur, základní programové vybavení.

11. Predikce 3D struktur proteinů - homologní modelování a jiné “tradiční metody”, metody porovnání
kvality predikce struktur, CASP

12. Predikce 3D struktur II. - ab initio modelování, Alphafold a jím inspirované algoritmy - modelování
kvarterní struktury

13. Design proteinů: Návrhy nových sekvencí a specifických funkcí úpravou existujících proteinů nebo z
náhodných sekvencí za použití strojového učení. Porovnání s experimentálními metodami řízené evoluce
jako je ribozómový displej nebo kvasinkový displej.